Enthalpy tạo thành là một khái niệm quan trọng trong hóa học, đặc biệt là trong lĩnh vực nhiệt hóa học. Nó cung cấp thông tin về năng lượng liên quan đến sự hình thành của một hợp chất từ các nguyên tố cấu thành ở trạng thái bền vững nhất của chúng.
Enthalpy tạo thành, ký hiệu là ΔH°f, là biến thiên enthalpy khi tạo thành 1 mol một chất từ các đơn chất bền nhất ở điều kiện chuẩn (298K và 1 bar). Đơn vị thường dùng là kJ/mol.
Điều kiện chuẩn có vai trò quan trọng trong việc xác định và so sánh enthalpy tạo thành của các chất khác nhau. Việc quy chuẩn giúp ta có một thước đo chung để đánh giá tính bền nhiệt động của các hợp chất.
Ý nghĩa của Enthalpy Tạo Thành:
-
Đánh giá tính bền của hợp chất: Enthalpy tạo thành càng âm (ΔH°f < 0), hợp chất càng bền về mặt nhiệt động. Điều này có nghĩa là, để tạo thành hợp chất này từ các đơn chất, hệ tỏa nhiệt ra môi trường. Ngược lại, enthalpy tạo thành càng dương (ΔH°f > 0), hợp chất càng kém bền, cần cung cấp nhiệt để tạo thành.
-
Tính biến thiên enthalpy của phản ứng: Enthalpy tạo thành được sử dụng để tính biến thiên enthalpy của một phản ứng hóa học (ΔH°r) theo công thức:
ΔH°r = ΣΔH°f(sản phẩm) – ΣΔH°f(chất phản ứng)
Trong đó, Σ là tổng.
-
Dự đoán khả năng xảy ra của phản ứng: Dựa vào ΔH°r, ta có thể dự đoán phản ứng tỏa nhiệt hay thu nhiệt. Phản ứng tỏa nhiệt thường dễ xảy ra hơn phản ứng thu nhiệt.
Ví dụ:
Xét phản ứng:
N2(g) + 3H2(g) → 2NH3(g)
Biết ΔH°f(NH3) = -46.11 kJ/mol. Biến thiên enthalpy của phản ứng là:
ΔH°r = 2 ΔH°f(NH3) – [ΔH°f(N2) + 3 ΔH°f(H2)]
Do N2 và H2 là các đơn chất bền nhất ở điều kiện chuẩn, nên ΔH°f(N2) = ΔH°f(H2) = 0.
ΔH°r = 2 (-46.11) – (0 + 3 0) = -92.22 kJ/mol
Phản ứng này tỏa nhiệt.
Lưu ý:
- Enthalpy tạo thành của một đơn chất ở dạng bền nhất của nó ở điều kiện chuẩn bằng 0.
- Giá trị enthalpy tạo thành phụ thuộc vào trạng thái (rắn, lỏng, khí) của chất.
- Cần phân biệt enthalpy tạo thành chuẩn (ΔH°f) và enthalpy tạo thành ở điều kiện khác.
Việc nắm vững khái niệm enthalpy tạo thành giúp học sinh và những người quan tâm đến hóa học hiểu sâu hơn về năng lượng trong các phản ứng hóa học và dự đoán được tính chất của các chất.
