Οι βασικές παγίδες της Θερμοχημείας
Η Θερμοχημεία απαιτεί καθαρή σκέψη. Δεν αρκεί να θυμάσαι ότι μια αντίδραση είναι εξώθερμη ή ενδόθερμη. Πρέπει να ξέρεις σε ποιο σύστημα αναφέρεται το ΔH, τι σημαίνει θερμότητα, πώς αλλάζει μια θερμοχημική εξίσωση και γιατί ακόμη και τα φυσικά φαινόμενα έχουν ενεργειακό περιεχόμενο.
Πριν κάνεις πράξεις, ξεκαθάρισε πρώτα την έννοια. Στη Θερμοχημεία ένα σωστό πρόσημο συχνά αξίζει περισσότερο από δέκα βιαστικές αριθμητικές πράξεις.
Η ενθαλπία δεν είναι θερμότητα
Το λάθος: Πολλοί μαθητές γράφουν ότι «ένα σώμα έχει θερμότητα» ή ότι «η ενθαλπία είναι η θερμότητα του συστήματος».
Το σωστό: Η ενθαλπία H είναι θερμοδυναμική συνάρτηση κατάστασης και αποτελεί ιδιότητα του συστήματος. Η θερμότητα q είναι ενέργεια που μεταφέρεται από το σύστημα στο περιβάλλον ή από το περιβάλλον στο σύστημα.
Προσοχή στα πρόσημα
Στις εξώθερμες αντιδράσεις η μεταβολή ενθαλπίας του συστήματος είναι αρνητική:
Το ποσό θερμότητας που δέχεται το περιβάλλον είναι θετικό, γιατί το περιβάλλον παίρνει ενέργεια.
Στις ενδόθερμες αντιδράσεις η μεταβολή ενθαλπίας του συστήματος είναι θετική:
Το περιβάλλον χάνει ενέργεια, αφού την προσφέρει στο σύστημα.
Αν πολλαπλασιάσεις τη θερμοχημική εξίσωση, πολλαπλασιάζεται και το ΔH
Το λάθος: Ο μαθητής πολλαπλασιάζει τους στοιχειομετρικούς συντελεστές αλλά αφήνει ίδια την τιμή του ΔH.
Το σωστό: Όταν πολλαπλασιάζουμε όλους τους στοιχειομετρικούς συντελεστές μιας θερμοχημικής εξίσωσης με έναν αριθμό, πολλαπλασιάζουμε με τον ίδιο αριθμό και τη μεταβολή ενθαλπίας.
2C(s) + 2O₂(g) → 2CO₂(g) ΔH = −788 kJ
Το ΔH δεν είναι διακοσμητικό δίπλα στην εξίσωση. Αν αλλάξεις την ποσότητα της αντίδρασης, αλλάζει και η ενέργεια που ανταλλάσσεται.
Αν αντιστρέψεις τη θερμοχημική εξίσωση, αλλάζει το πρόσημο του ΔH
Το λάθος: Η αντίδραση αντιστρέφεται, αλλά το ΔH κρατιέται με το ίδιο πρόσημο.
Το σωστό: Όταν αντιστρέφεται μια θερμοχημική εξίσωση, τα αντιδρώντα γίνονται προϊόντα και τα προϊόντα γίνονται αντιδρώντα. Η αριθμητική τιμή του ΔH παραμένει ίδια, αλλά το πρόσημο αλλάζει.
CO₂(g) → C(s) + O₂(g) ΔH = +394 kJ
Σκέψου ότι γυρίζεις την αντίδραση ανάποδα. Η ίδια ενεργειακή διαδρομή διανύεται με αντίθετη φορά.
Και τα φυσικά φαινόμενα έχουν μεταβολή ενθαλπίας
Το λάθος: Να θεωρείται ότι μεταβολή ενθαλπίας υπάρχει μόνο στις χημικές αντιδράσεις.
Το σωστό: Η μεταβολή φυσικής κατάστασης είναι φυσικό φαινόμενο, επειδή δεν αλλάζει η χημική σύσταση της ουσίας. Παρ’ όλα αυτά συνοδεύεται από μεταβολή ενθαλπίας.
| Φαινόμενο | Χαρακτηρισμός | ΔH |
|---|---|---|
| Τήξη | Ενδόθερμο | + |
| Εξαέρωση | Ενδόθερμο | + |
| Πήξη | Εξώθερμο | − |
| Υγροποίηση | Εξώθερμο | − |
Μην απομνημονεύεις μηχανικά. Ρώτα: «Για να γίνει αυτή η μεταβολή, το σύστημα χρειάζεται να πάρει ή να δώσει ενέργεια;» Η απάντηση σε οδηγεί στο σωστό πρόσημο.
Γρήγορη επανάληψη
- Η ενθαλπία είναι ιδιότητα του συστήματος. Η θερμότητα είναι ενέργεια που μεταφέρεται.
- Σε εξώθερμη αντίδραση ισχύει ΔH < 0.
- Σε ενδόθερμη αντίδραση ισχύει ΔH > 0.
- Αν πολλαπλασιαστεί θερμοχημική εξίσωση, πολλαπλασιάζεται και το ΔH.
- Αν αντιστραφεί θερμοχημική εξίσωση, αλλάζει το πρόσημο του ΔH.
- Φυσικά φαινόμενα όπως τήξη, εξαέρωση, πήξη και υγροποίηση έχουν μεταβολή ενθαλπίας.
FAQ
Η ενθαλπία είναι ίδια με τη θερμότητα;
Όχι. Η ενθαλπία είναι συνάρτηση κατάστασης του συστήματος, ενώ η θερμότητα είναι ενέργεια που μεταφέρεται.
Γιατί το ΔH είναι αρνητικό σε εξώθερμη αντίδραση;
Επειδή το σύστημα αποβάλλει ενέργεια προς το περιβάλλον, άρα η ενθαλπία του συστήματος μειώνεται.
Τι κάνω στο ΔH όταν αντιστρέφω την αντίδραση;
Αλλάζω μόνο το πρόσημο: ΔH′ = −ΔH.
Η τήξη έχει ΔH;
Ναι. Η τήξη είναι ενδόθερμο φυσικό φαινόμενο, άρα έχει θετική μεταβολή ενθαλπίας.
Θέλεις Θερμοχημεία χωρίς μπέρδεμα στα πρόσημα;
Στο Sterpis Chemistry η προετοιμασία στη Χημεία οργανώνεται με μέθοδο, επανάληψη και συνεχή διόρθωση των λαθών που κοστίζουν μόρια.