Mit jelent az entalpiaváltozás a kémiában?

Az entalpia az majdnem ugyanaz, mint a belső energia; igazából a belső energia és a térfogati munka összege, de ez utóbbi különbség igazából csak gázoknál jelentős. Vagyis mondjuk egy fakocka vagy egy pohár víz esetén az entalpia és a belső energia (vagyis inkább azok változása) majdnem ugyanaz, és az entalpia megértéséhez igazából a belső energiát kell megérteni.

A belső energia pedig egy ilyen képzeletbeli dolog. Úgy van definiálva, hogy az anyag által tárolt minden energia, a hő, az atomok közötti kölcsönhatások, az atommagon belüli kölcsönhatások, stb. Egy adott anyag, mondjuk egy pohár víz teljes belső energiáját nem is lehet megmondani.

De akkor mire jó?

Igazából nem akarjuk tudni a belső energiát, csak annak a változását akarjuk követni. Vagyis tök mindegy, hogy eleinte 1000 volt vagy 5000, minket az érdekel, hogy 10-zel megváltozott. Hogy 1010 lett vagy 5010, az mindegy.

Ez pedig azért van így, mert a rekciók szempontjából nem a teljes belső energia a lényeg, hanem annak a változása, vagyis az, hogy most akkor 10 vagy 20 vagy -2 stb.

A belső energiának (ezáltal az entalpiának is) része az adott anyag által tárolt hő. Minél melegebb egy adott anyag (mondjuk egy pohár víz vagy egy fakocka), annál több hőt tárol. Vagy fordítva is mondhatjuk, minél több hőt tárol, annál melegebb. Vagyis ha valami hideg volt és most felmelegedett, akkor tudhatjuk, hogy több hő van benne, ami viszont a belső energiának (és az entalpiának) is a része. Vagyis ha egy anyag felmelegedett egy reakció során, akkor biztosan tudhatjuk, hogy megnőtt a belső energiája (és ezzel az entalpiája is). Itt tettünk néhány ki nem mondott egyszerűsítést, de maradjunk ennyiben.

Exoterm reakción azt értük, amikor a reakció felmelegszik, ezért józan paraszti ésszel azt gondolhatnánk, hogy a belső energia megnőtt, hiszen pont azt mondtuk, hogy a meleg dolognak nagyobb a belső energiája. CSAKHOGY az az energia, ami megégeti a kezünket vagy felmelegíti a teavizet, az nem befelé igyekszik a reakciópartnerekbe, hanem épp kifelé jön onnan (csak még átmenetilag ott van). Azért tud belemenni a teavízbe, mert az a reakció, mondjuk a földgáz égése, köszöni nem kér belőle. Vagyis a feldgáz meg az oxigén reakcióelegye igazából megszabadult valamennyi belső energiától (entalpiától), kisugározta a világba, és így tudjuk a kisugárzott energiával felmelegíteni a vizet.

Az endoterm reakció ezzel szemben lehűl, azaz a környezettől nyel el energiát. A fenti logikával itt is arról van szó, hogy a reakció energiát vesz el a környezettől, vagyis hűt.

De akkor ha nem a meleg lesz a pozitív és nem a hideg lesz a negatív, akkor hogyan kell úgy nézni, hogy megértsük?

Hát úgy, hogy amint fentebb írtam, a belső energia (entalpia) értékébe a hőn kívül sok más is beleszámít, pl az atomok közti kölcsönhatás. Ami pedig nem más, mint a kémiai reakció. Vagyis egy exoterm reakció pont attól exoterm, hogy az atomok kölcsönhatási energiája úgy változik meg, hogy egy része hővé alakul és eltávozik a rendszerből. Az exotermitást/endotermitást nem akkor kell nézni, amikor még zajlik a reakció és forró/hideg, hanem amikor vége lett és visszaállt szobahőmérsékletre. Akkor azt mondjuk, hogy mielőtt visszaállt volna szobahőmérsékletre, egy ideig sokkal melegebb volt, azt a melegséget átadta valaminek (mondjuk egy kis víznek), ő maga pedig megszabadult az adott hőtől - ez az exoterm reakció. Vagy pedig átmenetileg kihűlt, és ahhoz hogy ismét szobahőmérsékletű legyen, a szobától vett el hőt - ekkor exoterm.

#1 értelmezhetetlen

A entalpia a a kémiai reakció során állandó nyomáson forgalomba kerülő hő.