Стандартная энтальпия образования

Изменения энтальпии обычно табулируются для реакций, в которых реагенты и продукты находятся в одинаковых условиях. Стандартное состояние — это общепринятый набор условий, используемых в качестве опорной точки для определения свойств при других различных условиях. Для химиков стандартное состояние, согласно международному Союзу Чистой и Прикладной Химии (IUPAC)относится к материалам под давлением 1 бар и растворами при 1 м и не указывает температуру. Многие термохимические таблицы содержат значения со стандартным состоянием 1 атм. Поскольку ΔH реакции изменяется очень мало при таких небольших изменениях давления (1 бар = 0.987 атм), значения ΔH (за исключением наиболее точно измеренных значений) по существу одинаковы при обоих наборах стандартных условий. В символе смены энтальпии “o” обозначает стандартное состояние. Поскольку обычная (но нетехнически стандартная ) температура составляет 298.15 К, эта температура будет учитываться, если не указана другая температура. Таким образом, символ (ΔH°) используется для обозначения изменения энтальпии процесса, происходящего в этих условиях. (Символ ΔH используется для обозначения изменения энтальпии для реакции, возникающей в нестандартных условиях.)

Изменения энтальпии для многих типов химических и физических процессов можно найти в справочной литературе, включая изменения в реакциях сгорания, фазовых переходах и реакциях на формирование. Поскольку изменение энтальпии для данной реакции пропорционально количеству вовлеченных веществ, оно может быть сообщено на этой основе (например, как ΔH для конкретных объемов реагенты). Однако мы часто находим более полезным разделить одно обширное свойство (ΔH) на другое (количество вещества) и сообщить о интенсивном значении в ΔH, часто “нормализованном” к базису в моле.  

Стандартная энтальпия образования

Стандартная энтальпия образования ΔHf° представляет собой энтальпию изменения для реакции, при которой ровно 1 моль чистого вещества образуется из свободных элементов в их наиболее стабильных состояниях в стандартных условиях. Эти значения особенно полезны для вычисления или прогнозирования изменений энтальпии химических реакций, которые непрактичны или опасны для выполнения, или для процессов, для которых трудно проводить измерения. Используя известные значения стандартных энтальпий образования, можно определить изменение энтальпии для любой реакции.

Стандартная энтальпия образования CO₂ (г) составляет − 393.5 кДж/моль. Это изменение энтальпии экзотермической реакции:  

Начиная с реагенты при давлении 1 атм и 25 °C (с углеродом, присутствующим в графите, наиболее стабильной формой углерода в этих условиях) и заканчивая одним моль CO₂, также при 1 атм и 25 °C. Для диоксида азота, NО₂ (г), ΔHf° составляет 33.2 кДж/моль. Это изменение энтальпии эндотермической реакции:

Уравнение реакции с ¹/₂ моль N₂ и 1 моль O₂ в данном случае верно, так как стандартная энтальпия образования всегда относится к 1 моль продукта: NО₂ (г).

По определению, стандартная энтальпия образования элемента в его наиболее устойчивой форме равна нулю при стандартных условиях. Например, стандартные энтальпии образования углерода (графена), диатомного кислорода, диатомного азота, натриевого металла и жидкой ртути в стандартных условиях равны нулю.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 5.3: Энтальпия.