Enthalpie ist die Energiemenge, die ein thermodynamisches System mit seiner Umgebung austauschen kann. Die Enthalpie ist auch als absolute Enthalpie oder Reaktionswärme bekannt und wird durch den Buchstaben H dargestellt.
Definitionsgemäß umfasst die Enthalpie selbst nicht nur die innere Energie des Systems, sondern auch die in der Umgebung des Systems (Umgebung) gespeicherte Energie.
Kurz gesagt ist die Enthalpie die Summe aus der inneren Energie der Materie und dem Produkt ihres Volumens mal dem Druck gemäß der folgenden Formel: H = E intern + P·V. Sie hängt also vom Druck und Volumen des Systems ab.
Diese Eigenschaft ist eine quantifizierbare Zustandsfunktion. Obwohl die Enthalpie des Gesamtsystems nicht direkt gemessen werden kann, können wir daher die Fähigkeit messen, Energie zu einem System aufzunehmen oder zu einem System beizutragen.
Die Enthalpie eines Systems wird im internationalen Maßsystem Joule ausgedrückt. Obwohl die ausgetauschte Wärmemenge auch in Kilokalorien (kcal) ausgedrückt werden kann.
Die erste Wissenschaftlerin, die diesen Begriff definierte, war die niederländische Physikerin Heike Kamerlingh Onnes, Nobelpreisträgerin für Physik im Jahr 1913.
Was ist die Ionisationsenthalpie?
Die Ionisationsenthalpie, auch Ionisationspotential genannt, ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Elektron in seinem Grundzustand aus den äußeren Schalen eines neutralen, gasförmigen Atoms zu entfernen.
Diese Energie entspricht der ersten Ionisationsenergie.
Die zweite Ionisationsenthalpie ist die Energie, die benötigt wird, um ein zweites äußerstes Elektron zu entfernen. Sein Wert ist immer bedeutender als der erste, da das Volumen eines positiven Ions kleiner ist als das des neutralen Atoms. Die Anziehungskraft ist im positiven Ion stärker als im neutralen Atom.
Wie Sie sich vorstellen können, nehmen die folgenden Ionisationsenthalpien weiter zu, bis das Atom elektronenlos ist.
Was ist die Reaktionsenthalpie?
Die Standardreaktionsenthalpie ist die Enthalpieänderung, die mit einer chemischen Reaktion zwischen Elementen und Verbindungen unter Standardbedingungen in ihrer stabilsten Form bei der interessierenden Temperatur und dem Standardzustandsdruck verbunden ist, der in vielen Fällen als 1 bar definiert ist.
Sein Wert ist negativ, wenn er mit einer exothermen Reaktion verbunden ist. In diesem Fall gibt es die freigesetzte Energie an. Andererseits ist der Wert positiv, wenn er mit einer endothermen Reaktion einhergeht.
Was ist die Bildungsenthalpie?
Die Standardbildungsenthalpie einer Verbindung bei einer bestimmten Temperatur ist die Änderung der Wärme, die während der Bildung einer Menge dieser Substanz in ihrem Standardzustand aufgenommen oder abgegeben wird.
Alle Elemente im Normalzustand, also rein in der stabilsten Form bei der interessierenden Temperatur und dem Normzustandsdruck, haben Null als Normwert.
Ist die Reaktion zur Bildung der Verbindung exotherm, ist der Wert negativ. Ist die Reaktion dagegen endotherm, ist der Wert positiv.
Was ist Bindungsenthalpie?
Wir definieren die Bindungsenthalpie als die Energiemenge, die erforderlich ist, um eine chemische Bindung zwischen zwei chemischen Elementen bei konstantem Druck herzustellen oder aufzubrechen.
Formaler können wir die Standardbindungsenthalpie als die Veränderung der freigesetzten oder absorbierten Wärme definieren, die unter Standardbedingungen von einer Atmosphäre und 25 Grad Celsius die Bildungsreaktion von einem Mol chemischer Bindungen aus isolierten Atomen in einem gasförmigen Zustand begleitet.
Andere Arten von Enthalpie
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Die Bildungsenthalpie ist die Energie, die erforderlich ist, um ein Mol eines Stoffes aus seinen Bestandteilen zu bilden.
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Die Reaktionsenthalpie ist die Energie, die bei einer chemischen Reaktion unter konstantem Druck freigesetzt wird.
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Die Lösungsenthalpie bezieht sich auf die Wärmemenge, die ein Stoff abgibt oder absorbiert, wenn er in einer wässrigen Lösung gelöst wird.
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Die Neutralisationsenthalpie ist die Energie, die eingefangen oder freigesetzt wird, wenn eine Säure und eine Base gemischt werden und sich gegenseitig neutralisieren.
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Die Verbrennungsenthalpie ist die Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Mol einer organischen Substanz mit Luftsauerstoff reagiert und Kohlendioxid (CO 2 ) freisetzt.
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Die Zersetzungsenthalpie ist die Menge an Wärme oder Energie, die freigesetzt wird, wenn ein Mol einer Substanz in einfachere Elemente zerlegt wird.
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Die Auflösungsenthalpie bezeichnet die Menge an Wärme oder Energie, die ein Stoff aufnimmt oder abgibt, wenn der Lösung mehr Wasser zugesetzt wird.
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Die Schmelzenthalpie ist die Enthalpieänderung beim Übergang von einem festen in einen flüssigen Zustand.
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Sublimationsenthalpie: die Änderung der Enthalpie beim Übergang von fest zu gasförmig.
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Die Verdampfungsenthalpie ist die Energie, die benötigt wird, um einen Stoff von flüssig in gasförmig zu überführen.
Was ist der Unterschied zwischen Enthalpie und Entropie?
Entropie quantifiziert den Grad der Unordnung eines thermodynamischen Systems. Andererseits stellt die Enthalpie die Gesamtenergie dar, die in einem thermodynamischen System enthalten ist. Daher ist es die Energie, die das System besitzt, die es freisetzen kann.
Allerdings hängen beide Werte über die Temperatur zusammen: Die Enthalpieänderung ist gleich der Entropieänderung multipliziert mit der Temperatur.