เอนทัลปีคืออะไร? - เคมี - 2026

เอนทัลคือการวัดปริมาณของพลังงานที่มีอยู่ในร่างกาย (ระบบ) ที่มีปริมาณที่อยู่ภายใต้ความกดดันและเป็นแทนกันได้กับสภาพแวดล้อม มันแสดงด้วยตัวอักษร H หน่วยฟิสิคัลที่เกี่ยวข้องคือจูล (J = kgm2 / s2)

ในทางคณิตศาสตร์สามารถแสดงได้ดังนี้:

H = U + PV

ที่ไหน:

H = เอนทัลปี

U = พลังงานภายในของระบบ

P = ความดัน

V = ระดับเสียง

ถ้าทั้ง U และ P และ V เป็นฟังก์ชันสถานะ H ก็จะเป็นเช่นกัน เนื่องจากในช่วงเวลาหนึ่งสามารถกำหนดเงื่อนไขเริ่มต้นและเงื่อนไขสุดท้ายสำหรับตัวแปรที่จะศึกษาในระบบได้

เอนทัลปีของการก่อตัวคืออะไร?

เป็นความร้อนที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาโดยระบบเมื่อ 1 โมลของผลิตภัณฑ์ของสารถูกผลิตขึ้นจากองค์ประกอบในสถานะการรวมตัวปกติ ของแข็งของเหลวก๊าซสารละลายหรืออยู่ในสถานะอัลโลทรอปิกที่เสถียรที่สุด

สถานะอัลโลทรอปิกที่เสถียรที่สุดของคาร์บอนคือกราไฟท์นอกเหนือจากการอยู่ในสภาวะปกติของความดัน 1 บรรยากาศและอุณหภูมิ 25 ° C

แสดงเป็นΔH° f ทางนี้:

ΔH° f = H สุดท้าย - H เริ่มต้น

Δ: อักษรกรีกที่เป็นสัญลักษณ์ของการเปลี่ยนแปลงหรือการเปลี่ยนแปลงในพลังงานของสถานะสุดท้ายและสถานะเริ่มต้น ตัวห้อย f หมายถึงการสร้างสารประกอบและตัวยกหรือเงื่อนไขมาตรฐาน

ตัวอย่าง

พิจารณาปฏิกิริยาการก่อตัวของน้ำเหลว

H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (l) ΔH° f = -285.84 kJ / mol

รีเอเจนต์ : ไฮโดรเจนและออกซิเจนสถานะตามธรรมชาติเป็นก๊าซ

สินค้า : น้ำเหลว 1 โมล

ควรสังเกตว่าเอนทาลปีของการก่อตัวตามคำจำกัดความเป็นของสารประกอบ 1 โมลที่เกิดขึ้นดังนั้นจึงต้องปรับปฏิกิริยาหากเป็นไปได้ด้วยค่าสัมประสิทธิ์เศษส่วนดังที่เห็นในตัวอย่างก่อนหน้านี้

ปฏิกิริยาคายความร้อนและความร้อน

ในกระบวนการทางเคมีเอนทัลปีของการก่อตัวสามารถเป็นบวกΔHof> 0 ถ้าปฏิกิริยานั้นมีความร้อนนั่นคือมันจะดูดซับความร้อนจากตัวกลางหรือลบΔHof <0 ถ้าปฏิกิริยาคายความร้อนด้วยการปล่อยความร้อนออกจากระบบ

ปฏิกิริยาคายความร้อน

สารตั้งต้นมีพลังงานสูงกว่าผลิตภัณฑ์

ΔH° f <0

ปฏิกิริยาดูดความร้อน

สารตั้งต้นมีพลังงานต่ำกว่าผลิตภัณฑ์

ΔH° f> 0

ในการเขียนสมการเคมีอย่างถูกต้องจะต้องมีความสมดุลโมลาร์ เพื่อให้เป็นไปตาม "กฎแห่งการอนุรักษ์สสาร" จึงต้องมีข้อมูลเกี่ยวกับสถานะทางกายภาพของสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ซึ่งเรียกว่าสถานะของการรวมตัว

นอกจากนี้ยังต้องคำนึงด้วยว่าสารบริสุทธิ์มีเอนทาลปีก่อตัวเป็นศูนย์ที่สภาวะมาตรฐานและอยู่ในรูปที่เสถียรที่สุด

ในระบบเคมีที่มีสารตั้งต้นและผลิตภัณฑ์เอนทัลปีของปฏิกิริยาจะเท่ากับเอนทัลปีของการก่อตัวภายใต้สภาวะมาตรฐาน

ΔH° rxn = ΔH° f

โดยคำนึงถึงข้างต้นเราต้อง:

ΔH° rxn = ∑nproducts H ∑nreactive ผลิตภัณฑ์ Hreactive

รับปฏิกิริยาสมมติต่อไปนี้

aA + bB cC

โดยที่ a, b, c คือสัมประสิทธิ์ของสมการทางเคมีที่สมดุล

นิพจน์สำหรับเอนทัลปีของปฏิกิริยาคือ:

ΔH° rxn = c ΔH° f C (a ΔH° f A + b ΔH° f B)

สมมติว่า a = 2 mol, b = 1 mol และ c = 2 mol

ΔH° f (A) = 300 KJ / mol, ΔH° f (B) = -100 KJ / mol, ΔH° f (C) = -30 KJ คำนวณΔH° rxn

ΔH° rxn = 2mol (-30KJ / mol) - (2mol (300KJ / mol + 1mol (-100KJ / mol) = -60KJ - (600KJ - 100KJ) = -560KJ

ΔH° rxn = -560KJ

จากนั้นจะสอดคล้องกับปฏิกิริยาคายความร้อน

เอนทัลปีของค่าการก่อตัวของสารประกอบอนินทรีย์และอินทรีย์เคมีที่ 25 ° C และความดัน 1 atm

แบบฝึกหัดในการคำนวณเอนทัลปี

แบบฝึกหัด 1

ค้นหาเอนทัลปีของปฏิกิริยาของ NO2 (g) ตามปฏิกิริยาต่อไปนี้:

2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g)

การใช้สมการสำหรับเอนทัลปีของปฏิกิริยาเรามี:

ΔH° rxn = ∑nproducts H ∑nreactive ผลิตภัณฑ์ Hreactive

ΔH° rxn = 2mol (ΔH° f NO2) - (2mol ΔH° f NO + 1mol ΔH° f O2)

ในตารางในส่วนก่อนหน้าเราจะเห็นว่าเอนทัลปีของการสร้างออกซิเจนคือ 0 KJ / mol เนื่องจากออกซิเจนเป็นสารประกอบบริสุทธิ์

ΔH° rxn = 2 โมล (33.18KJ / โมล) - (2 โมล 90.25 KJ / โมล + 1 โมล 0)

ΔH° rxn = -114.14 KJ

อีกวิธีหนึ่งในการคำนวณเอนทาลปีของปฏิกิริยาในระบบเคมีคือผ่านกฎหมาย HESS ซึ่งเสนอโดย Germain Henri Hess นักเคมีชาวสวิสในปี พ.ศ. 2383

กฎหมายกล่าวว่า: "พลังงานที่ดูดซับหรือปล่อยออกมาในกระบวนการทางเคมีซึ่งสารตั้งต้นถูกเปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์จะเหมือนกันไม่ว่าจะดำเนินการในขั้นตอนเดียวหรือหลายขั้นตอน"

แบบฝึกหัด 2

การเติมไฮโดรเจนลงในอะเซทิลีนเพื่อสร้างอีเทนสามารถทำได้ในขั้นตอนเดียว:

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH° f = - 311.42 KJ / mol

หรืออาจเกิดขึ้นได้ในสองขั้นตอน:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH° f = - 174.47 KJ / โมล

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH° f = - 136.95 KJ / mol

การเพิ่มทั้งสองสมการเชิงพีชคณิตเรามี:

C2H2 (g) + H2 (g) H2C = CH2 (g) ΔH° f = - 174.47 KJ / โมล

H2C = CH2 (g) + H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH° f = - 136.95 KJ / mol

C2H2 (g) + 2H2 (g) H3CCH3 (g) ΔH° rxn = 311.42 KJ / mol

แบบฝึกหัด 3

(นำมาจาก quimitube.com แบบฝึกหัด 26. Hess's Law Thermodynamics)

ดังที่เห็นได้ในข้อความของปัญหามีเพียงข้อมูลตัวเลขบางส่วนเท่านั้นที่ปรากฏ แต่ปฏิกิริยาทางเคมีไม่ปรากฏดังนั้นจึงจำเป็นต้องเขียน

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) +3 H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol

ค่าของเอนทาลปีติดลบถูกเขียนขึ้นเนื่องจากปัญหาบอกว่ามีการปลดปล่อยพลังงาน เราต้องพิจารณาด้วยว่าเป็นเอทานอล 10 กรัมดังนั้นเราจึงต้องคำนวณพลังงานสำหรับเอทานอลแต่ละโมล สำหรับสิ่งนี้สิ่งต่อไปนี้เสร็จสิ้น:

หาน้ำหนักโมลาร์ของเอทานอล (ผลรวมของน้ำหนักอะตอม) ซึ่งมีค่าเท่ากับ 46 กรัม / โมล

ΔH1 = -300 KJ (46 g) เอทานอล = - 1380 KJ / mol

เอทานอล 10 กรัม 1mol เอทานอล

เช่นเดียวกับกรดอะซิติก:

CH3COOH (l) + 2O2 (g) 2CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔH2 = -840 KJ / mol

ΔH2 = -140 KJ (กรดอะซิติก 60 กรัม) = - 840 KJ / mol

กรดอะซิติก 10 กรัมกรดอะซิติก 1 โมล

ในปฏิกิริยาก่อนหน้านี้มีการอธิบายการเผาไหม้ของเอทานอลและกรดอะซิติกดังนั้นจึงจำเป็นต้องเขียนสูตรปัญหาซึ่งก็คือการเกิดออกซิเดชันของเอทานอลเป็นกรดอะซิติกด้วยการผลิตน้ำ

นี่คือปฏิกิริยาที่ปัญหาถามหา มันมีความสมดุลอยู่แล้ว

CH3CH2OH (ล.) + O2 (ก.) CH3COOH (ล.) + H2O (ล.) ΔH3 =?

แอปพลิเคชันกฎหมายของ Hess

ด้วยเหตุนี้เราจึงคูณสมการทางอุณหพลศาสตร์ด้วยสัมประสิทธิ์ตัวเลขเพื่อทำให้เป็นพีชคณิตและเพื่อให้สามารถจัดเรียงสมการแต่ละสมการได้อย่างถูกต้อง สิ่งนี้จะทำเมื่อสารตั้งต้นอย่างน้อยหนึ่งตัวไม่อยู่ในด้านที่สอดคล้องกันของสมการ

สมการแรกยังคงเหมือนเดิมเนื่องจากเอทานอลอยู่ด้านสารตั้งต้นตามที่ระบุโดยสมการปัญหา

สมการที่สองจะต้องคูณด้วยสัมประสิทธิ์ -1 เพื่อให้กรดอะซิติกที่เป็นสารตั้งต้นสามารถกลายเป็นผลิตภัณฑ์ได้

CH3CH2OH (l) + 3O2 (g) 2CO2 (g) + 3H2O (l) ΔH1 = -1380 KJ / mol

- CH3COOH (l) - 2O2 (g) - 2CO2 (g) - 2H2O (l) ΔH2 = - (-840 KJ / mol)

CH3CH3OH + 3O2 -2O2 - CH3COOH 2CO2 + 3H2O -2CO2

-2H2O

พวกเขาเพิ่มพีชคณิตและนี่คือผลลัพธ์: สมการที่ร้องขอในปัญหา

CH3CH3OH (l) + O2 (g) CH3COOH (l) + H2O (l)

กำหนดเอนทัลปีของปฏิกิริยา

ในทำนองเดียวกับที่แต่ละปฏิกิริยาคูณด้วยค่าสัมประสิทธิ์ตัวเลขค่าของเอนทาลปีจะต้องคูณด้วย

ΔH3 = 1x ΔH1-1xΔH2 = 1x (-1380) -1x (-840)

ΔH3 = -1380 + 840 = - 540 KJ / โมล

ΔH3 = - 540 KJ / mol

ในแบบฝึกหัดก่อนหน้านี้เอทานอลมีสองปฏิกิริยาคือการเผาไหม้และการเกิดออกซิเดชัน

ในทุกปฏิกิริยาการเผาไหม้จะมีการก่อตัวของ CO2 และ H2O ในขณะที่ในการเกิดออกซิเดชันของแอลกอฮอล์หลักเช่นเอทานอลจะมีการสร้างกรดอะซิติก

อ้างอิง

1. Cedrón, Juan Carlos, Victoria Landa, Juana Robles (2011) เคมีทั่วไป. สื่อการสอน. ลิมา: สังฆราชมหาวิทยาลัยคาทอลิกแห่งเปรู
2. เคมี. Libretexts อุณหเคมี นำมาจาก hem.libretexts.org.
3. Levine, I. ฟิสิกส์เคมี. vol.2