TermodynamikaReakční teplo = enthalpie
TermodynamikaCesta k reakčnímu teplu není nijak složitá. Jak je známo, při chemických reakcích se uvolňuje teplo (jistě jste si všimli, že při spalování zemního plynu v kotli vzniká teplo 
) anebo se teplo spotřebovává (esterifikace – chcete-li připravit ester nějaké karboxylové kyseliny, například rumovou tresť, což je mravenčan ethylnatý, musíte směs kyseliny mravenčí a ethanolu zahřívat).
Z toho je zřejmé, že reakční teplo je teplo (energie), které se uvolní, popřípadě spotřebuje při provedení dané reakce. To ale není přesná definice! Proč? Protože závisí na množství reaktantů. Například, při reakci 1 kg látky musí vzniknout méně tepla než při reakci 2 kg. Na základě řečeného naší definici upřesníme: reakční teplo je teplo (energie), které se uvolní, popřípadě spotřebuje, při provedení dané reakce při jejím jednotkovém rozsahu. Ihned se nabízí otázka, co se rozumí pod pojmem jednotkový rozsah? Zreagují taková látková množství reaktantů, jaká udávají stechiometrické koeficienty v chemické rovnici, tedy stechiometrické koeficienty reakce jsou nejnižší celá čísla. Vezměte si například reakci pražení pyritu:
Po vyčíslení vypadá následující chemická reakce takto,
ale můžete ji také napsat takto
Anebo tak, že pražíte přesně 1 mol pyritu
Které teplo je to pravé? Správná odpověď je samozřejmě (A), neboť v případě (B) můžete chemickou rovnici podělit dvěma a dostanete menší celá čísla, než byla ta původní a v případě (C) se dokonce vyskytují zlomky, které v žádném případě nemůžete považovat za celá čísla. V případě (A) již nelze dané koeficienty podělit tak, aby výsledkem bylo ve všech případech menší celé číslo (zkuste si sami, komu se to podaří, vyhrává Audi TT Coupé *)).
Pojem jednotkový rozsah nemá v tomto smyslu nic společného s jedničkou, jak by se mohlo zdát.
Reakční tepla se mohou zjišťovat měřením. Potíž ovšem je, že do měření je třeba vložit více energie a peněz než do výpočtu. Proto se budete snažit ono teplo raději vypočítat, pokud to půjde, než jej měřit. Máte opět štěstí , reakční tepla vypočítat jdou. Výpočty ovšem komplikuje fakt, že teplo není stavová veličina, tzn. při přechodu z jednoho stavu do druhého její změny nemusí být stejně velké. Spálíte-li 1 mol methanu za určitých stavových podmínek a vzniknou vám produkty za jiných podmínek, uvolní se vám určité množství tepla. Pokud tuto reakci provedete znovu, přičemž počáteční i konečné podmínky budou stejné, nicméně ono spalování provedete trochu jinak, uvolní se jiné množství tepla než v případě prvním. Jinými slovy, ještě jednou, teplo obecně není stavovou funkcí, protože jeho změna je závislá na cestě, kterou soustava prošla. Proto jeho změny nemůžete určit za určitých podmínek jednoznačně. To je značnou nevýhodou, protože vám to neumožňuje dělat řadu výpočtů, které byste dělat chtěli . Tuto nepříjemnost lze pro určité podmínky obejít. Zavedeme si novou funkci, kterou budeme familiérně nazývat enthalpie a značit H. Je definována následovně:
Vzhledem k tomu, že funkce je definována pomocí stavových funkcí, je sama funkcí stavovou. Pokud provedete jisté odvození,
1. věta termodynamiky
ΔU = Q + W
diferenciální tvar 1. věty termodynamiky
dU = dQ + dW
v každé učebnici fyziky lze nalézt vztah pro výpočet objemové práce:
Wobj. = – pdV,
proto celková práce dW = dW* – pdV
po dosazení dU = dQ + dW* – pdV
po dosazení do diferenciálního tvaru enthalpie
dH = dU + pdV + Vdp = dQ + dW* – pdV + pdV + Vdp
je-li W* = 0 a dp = 0
pak dH = dQp (p = konst.)
Neobjemová práce (W*) – je veškerá práce, která není objemová (elektrická, mechanická).
Objemová práce (Wobj.) – práce, u které dochází ke změně objemu (válec s pístem).
zjistíte, že za konstantního tlaku (izobarických podmínek) je změna tepla rovna změně nové veličiny nazývané enthalpie, která je stavovou funkcí, tedy : ΔQp = ΔHp. To má velký význam, neboť velké množství reakcí probíhá za konstantního tlaku a je vám tím umožněno jednoznačně měřit a hlavně počítat tepelné změny těchto reakcí. Takže v tuto chvíli už můžete jednoznačně spočítat, kolik tepla se uvolní, jestliže spálíte 1 kg uhlí nebo například 1 litr methanu. Svůj význam to tedy skutečně má. Víte, že spálením jednoho 1 m3 methanu vznikne asi 37 706 kJ.mol-1 tepla. Máte budovu, kterou budete chtít vytopit. Otázka zní kolik tepla spotřebujete a kolik za to zaplatíte. Tímto se v podstatě zabývá termochemie, o níž si něco více povíme hned vzápětí.
