Entalpia reakcji

Entalpia reakcji (${\displaystyle \Delta h}$ lub ${\displaystyle \Delta H}$^[a]) – zmiana entalpii układu, spowodowana przebiegiem reakcji chemicznej pod stałym ciśnieniem i w stałej temperaturze, odniesiona do liczby postępu reakcji równej jeden. Wartość entalpii reakcji jest równa wartości ciepła reakcji pod stałym ciśnieniem ${\displaystyle (Q_{p}),}$ jeżeli w czasie reakcji nie jest wykonywana inna praca poza pracą zmiany objętości. W przypadku reakcji elektrochemicznych, zachodzących w ogniwach galwanicznych lub w elektrolizerach, entalpia reakcji jest równa sumie ciepła ${\displaystyle Q_{p}}$ i pracy prądu elektrycznego – wykonanej przez układ (ujemna) lub na układzie (dodatnia)^[2][3].

Podstawą definicji funkcji termodynamicznych reakcji chemicznych, w tym entalpii reakcji, jest pojęcie liczby postępu reakcji ${\displaystyle (\lambda ),}$ zdefiniowane przez Théophila de Dondera w 1920 roku jako^[2]:

${\displaystyle \lambda ={\frac {n_{zi}}{\nu _{i}}}.}$

Wartość ${\displaystyle \lambda =1,}$ gdy liczby moli (n_zi) powstałych produktów oraz liczby moli zużytych substratów są równe odpowiednim współczynnikom stechiometrycznym (ν_i) w równaniu reakcji.

Entalpią reakcji chemicznej jest pochodna cząstkowa entalpii układu, czyli funkcji ${\displaystyle h=f(p,T,\lambda ),}$ obliczona dla warunków izotermiczno-izobarycznych względem liczby postępu reakcji:

${\displaystyle \Delta h_{p,T}=\left({\frac {\partial h}{\partial \lambda }}\right)_{p,T}.}$

Entalpię reakcji wyraża się również poprzez wielkości molowych entalpii poszczególnych reagentów, zdefiniowanych jako:

${\displaystyle H_{i}=\left({\frac {\partial h}{\partial n_{i}}}\right)_{p,T,n_{j}\neq i}.}$

Entalpie układu termodynamicznego, złożonego z ${\displaystyle k}$ składników wynosi:

${\displaystyle h=\sum n_{i}/H_{i}=f(T,p,n_{1},n_{2},n_{3},\dots ,n_{k}).}$

Aby określić entalpię reakcji chemicznej oblicza się różnicę między sumą iloczynów ${\displaystyle \sum n_{i}\ H_{i}}$ dla jej produktów i dla substratów^[2][3].

${\displaystyle \Delta h=\sum {n_{i,prod}H_{i,prod}}-\sum {n_{i,subs}H_{i,subs}},}$

• entalpia swobodna reakcji
• energia swobodna reakcji
• entropia reakcji
• powinowactwo chemiczne
• równanie van ’t Hoffa (stała równowagi)