I u fizici i u hemiji koncept se koristi za merenje energije sadržane u telu. Govorimo o entalpija. To je vrsta mjerenja koja nam govori o količini energije sadržanoj u tijelu ili sistemu koji ima određenu zapreminu, koja je podložna pritisku i koja se može razmijeniti sa okolinom. Entalpija sistema je predstavljena slovom H, a fizička jedinica povezana s njim za označavanje energetskih vrijednosti je džul.
U ovom članku ćemo vam reći sve karakteristike i značaj entalpije.
Glavne karakteristike
Možemo reći da je entalpija jednak je unutrašnjoj energiji koju sistem ima plus pritisak umanjeni za zapreminu istog sistema. Kada vidimo da su energija sistema, pritisak i zapremina funkcije stanja, entalpija je također. To znači da se, kad za to dođe vrijeme, može dogoditi u određenim završnim početnim uvjetima, tako da varijabla može pomoći u proučavanju cijelog sistema u cjelini.
Prva stvar je znati koja je entalpija formacije. Radi se o apsorbirana toplota koju sistem zaboravlja kada se od elemenata u normalnom stanju proizvede 1 mol supstance proizvoda. Ova stanja mogu biti čvrsta, tečna ili plinovita ili otopljena. Alotropno stanje je najstabilnije stanje. Na primjer, najstabilnije alotropsko stanje koje ima ugljik je grafit, osim što se nalazi u normalnim uvjetima u kojima su vrijednosti tlaka 1 atmosfera i temperatura su 25 stepeni. Važnost poznavanja entalpije je ključna za razumijevanje energije uključene u različite kemijske reakcije, kao i za analizu uticaja toplotnih talasa.
Naglašavamo da entalpije formacije prema onome što smo definirali odnose se na 1 mol proizvedenog spoja. Na taj način, ovisno o količini postojećih reagens-proizvoda, reakcija će se morati prilagoditi frakcijskim koeficijentima.
Entalpija formacije
Znamo da u bilo kojem hemijskom procesu entalpija tvorbe može biti i pozitivna i negativna. Ova entalpija je pozitivna kada je reakcija endotermna. To što je hemijska reakcija endotermna znači da može apsorbirati toplinu medija. S druge strane, imamo negativnu entalpiju kada je reakcija egzotermna. To što je kemijska reakcija egzotermna znači da emitira toplinu iz sustava prema van.
Da bi došlo do egzotermne reakcije, reaktanti moraju imati veću energiju od proizvoda. Naprotiv, da bi se odvijala endotermna reakcija, reaktanti moraju imati manje energije od proizvoda. Da bi hemijska jednačina svega ovoga bila ispravno napisana, mora biti ispunjen zakon održanja materije. Odnosno, hemijska jednačina mora sadržavati informacije o fizičkom stanju reaktanata i proizvoda, što je ključno u proučavanju hemije.
To također morate imati na umu čiste supstance imaju entalpiju tvorbe jednaku nuli. Ove vrijednosti entalpije nalaze se pod standardnim uvjetima, kao što su gore spomenuti, iu svom najstabilnijem obliku. U hemijskom sistemu u kojem postoje reaktanti i produkti, entalpija reakcije jednaka je entalpiji formiranja u standardnim uslovima.
Entalpija reakcije
Već smo spomenuli što je entalpija formacije. Sad ćemo opisati šta je entalpija reakcije. To je termodinamička funkcija koja pomaže u izračunajte stečenu toplotu ili toplotu koja je predata tokom hemijske reakcije. Traži se ravnoteža u razmjeni topline i reaktanata i proizvoda. Jedan od aspekata koji se mora ispuniti da bi se izračunala entalpija reakcije je da se sama reakcija mora odvijati pri konstantnom pritisku. Odnosno, tokom čitavog vremena potrebnog da dođe do hemijske reakcije, pritisak mora ostati na konstantnim vrednostima.
Znamo da entalpija ima dimenzije energije i zato se mjeri u džulima. Da bi se razumio odnos entalpije prema toploti koja se razmenjuje tokom hemijske reakcije potrebno je prijeći na prvi zakon termodinamike. I to je da nam ovaj prvi zakon govori da je toplina koja se izmjenjuje u termodinamičkom procesu jednaka promjeni unutarnje energije supstance ili supstanci koje su uključene u proces, plus rad koji spomenute tvari obavljaju tijekom procesa.
Znamo da sve hemijske reakcije nisu ništa drugo do različiti termodinamički procesi koji se dešavaju pri određenom pritisku. Najčešće vrijednosti tlaka date su pod standardnim uvjetima atmosferskog tlaka. Stoga se svi termodinamički procesi koji se odvijaju na ovaj način nazivaju izobarični, jer se odvijaju pri konstantnom pritisku.
Vrlo je često entalpiju nazivati toplinom. Međutim, mora biti jasno da to nije isto što i toplina, već razmjena topline. Odnosno, toplota nije ono što može naučiti lekciju ili unutarnja toplina koju imaju reaktanti i proizvodi. Toplota se izmjenjuje tokom procesa hemijske reakcije.
Odnos sa vrućinom
Za razliku od onoga o čemu smo ranije govorili, entalpija je funkcija stanja. Kada izračunamo promjenu entalpije, mi stvarno računamo razliku dvije funkcije. Ove funkcije obično zavise isključivo od stanja sistema. Ovo stanje sistema varira u zavisnosti od unutrašnje energije i zapremine samog sistema. Pošto znamo da verzija ostaje konstantna tokom hemijske reakcije, entalpija reakcije nije ništa drugo do funkcija stanja koja ovisi i o unutarnjoj energiji i zapremini.
Stoga entalpiju reaktanata u kemijskoj reakciji možemo definirati kao zbroj svakog od njih. S druge strane, definiramo istu stvar, ali u proizvodima kao zbroj entalpije svih proizvoda.
Nadam se da ćete s ovim informacijama saznati više o entalpiji i njenim karakteristikama.