Кіріспе
Бір қосылыстың элементтерінен түзілу кезінде энтальпияның өзгеруі. Химия және термодинамикада қосылыстың түзілуінің стандартты энтальпиясы немесе стандартты жылутығы – 1 моль заттың құраушы элементтерінен олардың эталондық күйінде түзілу кезіндегі энтальпияның өзгеруі, барлық заттар стандартты күйде болғанда. IUPAC стандартты қысымды 100 кПа = 1 бар (бірлік) деп ұсынады, бірақ 1982 жылға дейін 1,00 атм (101,325 кПа) қолданылды. Стандартты температура жоқ. Оның символы – ΔfH°. Бұл символдың үстіндегі индекс процесс стандартты жағдайларда белгіленген температурада (әдетте 25 °C немесе 298,15 K) жүргізілгенін көрсетеді. Стандартты күйлер әртүрлі заттар үшін анықталады. Газ үшін – бұл 1 бар қысымда идеалды газ теңдеуіне бағынатын газдың гипотетикалық күйі. Сұйытылған идеалды ерітіндідегі газды немесе қатты еріген зат үшін стандартты күй – еріген заттың бір мольге (1 М) 1 бар қысымдағы концентрациясының гипотетикалық күйі, шексіз ерітуден есептелген. Таза зат немесе конденсацияланған күйдегі (сұйық немесе қатты) еріткіш үшін стандартты күй – 1 бар қысымдағы таза сұйық немесе қатты күй. Көптеген аллотроптары бар элементтер үшін эталондық күй әдетте элементтің 1 бар қысымда ең тұрақты формасы болып таңдалады. Бір ерекшелік – фосфор, оның 1 бардағы ең тұрақты түрі қара фосфор, бірақ ақ фосфор нөлдік энтальпияда түзілу үшін стандартты эталондық күй ретінде таңдалады. Мысалы, көмірқышқыл газының стандартты энтальпиясы жоғарыда көрсетілген жағдайларда келесі реакцияның энтальпиясы болып табылады: C(графит, қ) + O2(газ) → CO2(газ). Барлық элементтер стандартты күйлерінде жазылады және өнімнің бір молі түзіледі. Бұл барлық түзілу энтальпиялары үшін дұрыс. Стандартты түзілу энтальпиясы энергияның зат мөлшеріне шаққандағы бірліктерінде өлшенеді, әдетте мольге килоджоуль (кДж/моль) түрінде, сондай-ақ мольге килокалория, мольге джоуль немесе граммға килокалория (бұл бірліктердің массаға немесе мөлшерге энергияны қатыстыратын кез келген комбинациясы) ретінде көрсетіледі. Барлық элементтер олардың эталондық күйінде (оттег газы, графит түріндегі қатты көміртек және т.б.) түзілуінің стандартты энтальпиясы нөлге тең, себебі олардың түзілуіне ешқандай өзгеріс қатысты емес. Түзілу реакциясы тұрақты қысым және тұрақты температурада жүретін процесс. Стандартты түзілу реакциясының қысымы 1 барда бекітілгендіктен, стандартты түзілу энтальпиясы немесе реакциялық жылу температураның функциясы болып табылады. Кестелеу мақсатында стандартты түзілу энтальпиялары бір температурада беріледі: 298 К, бұл символмен белгіленеді.
In chemistry and thermodynamics, the standard enthalpy of formation or standard heat of formation of a compound is the change of enthalpy during the formation of 1 mole of the substance from its constituent elements in their reference state, with all substances in their standard states. The standard pressure value 1=(= 100 kPa = 1 [[bar (unit) is recommended by IUPAC, although prior to 1982 the value 1.00 atm (101.325 kPa) was used. There is no standard temperature. Its symbol is ΔfH⦵. The superscript Plimsoll on this symbol indicates that the process has occurred under standard conditions at the specified temperature (usually 25 °C or 298.15 K). Standard states are defined for various types of substances. For a gas, it is the hypothetical state the gas would assume if it obeyed the ideal gas equation at a pressure of 1 bar. For a gaseous or solid solute present in a diluted ideal solution, the standard state is the hypothetical state of concentration of the solute of exactly one mole per liter (1 M) at a pressure of 1 bar extrapolated from infinite dilution. For a pure substance or a solvent in a condensed state (a liquid or a solid) the standard state is the pure liquid or solid under a pressure of 1 bar. For elements that have multiple allotropes, the reference state usually is chosen to be the form in which the element is most stable under 1 bar of pressure. One exception is phosphorus, for which the most stable form at 1 bar is black phosphorus, but white phosphorus is chosen as the standard reference state for zero enthalpy of formation. For example, the standard enthalpy of formation of carbon dioxide is the enthalpy of the following reaction under the above conditions:
C(s, graphite) + O2(g) > CO2(g)
All elements are written in their standard states, and one mole of product is formed. This is true for all enthalpies of formation. The standard enthalpy of formation is measured in units of energy per amount of substance, usually stated in kilojoule per mole (kJ mol−1), but also in kilocalorie per mole, joule per mole or kilocalorie per gram (any combination of these units conforming to the energy per mass or amount guideline). All elements in their reference states (oxygen gas, solid carbon in the form of graphite, etc.) have a standard enthalpy of formation of zero, as there is no change involved in their formation. The formation reaction is a constant pressure and constant temperature process. Since the pressure of the standard formation reaction is fixed at 1 bar, the standard formation enthalpy or reaction heat is a function of temperature. For tabulation purposes, standard formation enthalpies are all given at a single temperature: 298 K, represented by the symbol .
Гесс заңы
Көптеген заттар үшін түзілу реакциясын нақты немесе шартты бірнеше қарапайым реакциялардың қосындысы ретінде қарастыруға болады. Реакцияның энтальпиясын Гесс заңы арқылы талдауға болады, бұл заңға сәйкес, бірнеше жеке реакция қадамдарының энтальпия өзгерістерінің қосындысы жалпы реакцияның энтальпия өзгерісіне тең. Мұның себебі энтальпия – күй функциясы болып табылады, оның жалпы процеске арналған мәні бастапқы және соңғы күйлерге ғана тәуелді, ал аралық күйлерге тәуелді емес. Мысалдар келесі бөлімдерде келтірілген.
Мысалдар: 25 °C температурада қалыптасатын стандартты энталпиялар
Таңдалған заттардың 298,15 К және 1 атм қысымдағы термохимиялық қасиеттері.
Органикалық емес заттар
Түрлер Фазалық Химиялық формуласы ΔfH⦵ /(кДж/моль) Алюминий Қатты Al 0 Алюминий хлориді Қатты AlCl3 −705.63 Алюминий тотығы Қатты Al2O3 −1675.5 Алюминий гидроксиді Қатты Al(OH)3 −1277 Алюминий сульфаты Қатты Al2(SO4)3 −3440 Барий хлориді Қатты BaCl2 −858.6 Барий карбонаты Қатты BaCO3 −1216 Барий гидроксиді Қатты Ba(OH)2 −944.7 Барий тотығы Қатты BaO −548.1 Барий сульфаты Қатты BaSO4 −1473.3 Бериллий Қатты Be 0 Бериллий гидроксиді Қатты Be(OH)2 −903 Бериллий тотығы Қатты BeO −609.4 Бор трихлориді Қатты BCl3 −402.96 Бром Сұйық Br2 0 Бромид ионы Сулы Br− −121 Бром Газ Br 111.884 Бром Газ Br2 30.91 Бром трифториді Газ BrF3 −255.60 Сутек бромиді Газ HBr −36.29 Кадмий Қатты Cd 0 Кадмий тотығы Қатты CdO −258 Кадмий гидроксиді Қатты Cd(OH)2 −561 Кадмий сульфиді Қатты CdS −162 Кадмий сульфаты Қатты CdSO4 −935 Цезий Қатты Cs 0 Цезий Газ Cs 76.50 Цезий Сұйық Cs 2.09 Цезий(I) ионы Газ Cs+ 457.964 Цезий хлориді Қатты CsCl −443.04 Кальций Қатты Ca 0 Кальций Газ Ca 178.2 Кальций(II) ионы Газ Ca2+ 1925.90 Кальций(II) ионы Сулы Ca2+ −542.7 Кальций карбиді Қатты CaC2 −59.8 Кальций карбонаты (Кальцит) Қатты CaCO3 −1206.9 Кальций хлориді Қатты CaCl2 −795.8 Кальций хлориді Сулы CaCl2 −877.3 Кальций фосфаты Қатты Ca3(PO4)2 −4132 Кальций фториді Қатты CaF2 −1219.6 Кальций гидриді Қатты CaH2 −186.2 Кальций гидроксиді Қатты Ca(OH)2 −986.09 Кальций гидроксиді Сулы Ca(OH)2 −1002.82 Кальций тотығы Қатты CaO −635.09 Кальций сульфаты Қатты CaSO4 −1434.52 Кальций сульфиді Қатты CaS −482.4 Волластонит Қатты CaSiO3 −1630 Көміртек (Графит) Қатты C 0 Көміртек (Алмаз) Қатты C 1.9 Көміртек Газ C 716.67 Көміртек диоксиді Газ CO2 −393.509 Көміртек дисульфиді Сұйық CS2 89.41 Көміртек дисульфиді Газ CS2 116.7 Көміртек монооксиді Газ CO −110.525 Карбонил хлориді (Фосген) Газ COCl2 −218.8 Көміртек диоксиді (иондалмаған) Сулы CO2(aq) −419.26 Бикарбонат ионы СулыHCO3– −689.93 Карбонат ионы СулыCO32– −675.23 Моноатомдық хлор Газ Cl 121.7 Хлорид ионы Сулы Cl− −167.2 Хлор Газ Cl2 0 Хром Қатты Cr 0 Мыс Қатты Cu 0 Мыс(II) бромиді Қатты CuBr2 −138.490 Мыс(II) хлориді Қатты CuCl2 −217.986 Мыс(II) тотығы Қатты CuO −155.2 Мыс(II) сульфаты Сулы CuSO4 −769.98 Фтор Газ F2 0 Моноатомдық сутек Газ H 218 Сутек Газ H2 0 Су Газ H2O −241.818 Су Сұйық H2O −285.8 Сутек ионы Сулы H+ 0 Гидроксид ионы Сулы OH− −230 Сутек пероксиді Сұйық H2O2 −187.8 Фосфор қышқылы Сұйық H3PO4 −1288 Сутек цианиді Газ HCN 130.5 Сутек бромиді Сұйық HBr −36.3 Сутек хлориді Газ HCl −92.30 Сутек хлориді Сулы HCl −167.2 Сутек фториді Газ HF −273.3 Сутек иодиді Газ HI 26.5 Иод Қатты I2 0 Иод Газ I2 62.438 Иод Сулы I2 23 Иодид ионы Сулы I− −55 Темір Қатты Fe 0 Темір карбиді (Цементит) Қатты Fe3C 5.4 Темір(II) карбонаты (Сидерит) Қатты FeCO3 −750.6 Темір(III) хлориді Қатты FeCl3 −399.4 Темір(II) тотығы (Вюстит) Қатты FeO −272 Темір(II,III) тотығы (Магнетит) Қатты Fe3O4 −1118.4 Темір(III) тотығы (Гематит) Қатты Fe2O3 −824.2 Темір(II) сульфаты Қатты FeSO4 −929 Темір(III) сульфаты Қатты Fe2(SO4)3 −2583 Темір(II) сульфиді Қатты FeS −102 Пирит Қатты FeS2 −178 Қорғасын Қатты Pb 0 Қорғасын диоксиді Қатты PbO2 −277 Қорғасын сульфиді Қатты PbS −100 Қорғасын сульфаты Қатты PbSO4 −920 Қорғасын(II) нитраты Қатты Pb(NO3)2 −452 Қорғасын(II) сульфаты Қатты PbSO4 −920 Литий фториді Қатты LiF −616.93 Магний Қатты Mg 0 Магний ионы Сулы Mg2+ −466.85 Магний карбонаты Қатты MgCO3 −1095.797 Магний хлориді Қатты MgCl2 −641.8 Магний гидроксиді Қатты Mg(OH)2 −924.54 Магний гидроксиді Сулы Mg(OH)2 −926.8 Магний тотығы Қатты MgO −601.6 Магний сульфаты Қатты MgSO4 −1278.2 Марганец Қатты Mn 0 Марганец(II) тотығы Қатты MnO −384.9 Марганец(IV) тотығы Қатты MnO2 −519.7 Марганец(III) тотығы Қатты Mn2O3 −971 Марганец(II,III) тотығы Қатты Mn3O4 −1387 Перманганат Сулы MnO4− −543 Меркурий(II) тотығы (қызыл) Қатты HgO −90.83 Меркурий сульфиді (қызыл, киноварь) Қатты HgS −58.2 Азот Газ N2 0 Аммиак (аммоний гидроксиді) Сулы NH3 (NH4OH) −80.8 Аммиак Газ NH3 −46.1 Аммоний нитраты Қатты NH4NO3 −365.6 Аммоний хлориді Қатты NH4Cl −314.55 Азот диоксиді Газ NO2 33.2 Гидразин Газ N2H4 95.4 Гидразин Сұйық N2H4 50.6 Азот тотығы Газ N2O 82.05 Азот оксиді Газ NO 90.29 Динтроген тетроксиді Газ N2O4 9.16 Динтроген пентоксиді Қатты N2O5 −43.1 Динтроген пентоксиді Газ N2O5 11.3 Азот қышқылы СулыHNO3−207 Моноатомдық оттегі ГазO249 Оттегі ГазO20 Озон ГазO3143 Ақ фосфор Қатты P4 0 Қызыл фосфор Қатты P −17.4 Қара фосфор Қатты P −39.3 Калий бромиді Қатты KBr −392.2 Калий карбонаты Қатты K2CO3 −1150 Калий хлораты Қатты KClO3 −391.4 Калий хлориді Қатты KCl −436.68 Калий фториді Қатты KF −562.6 Калий тотығы Қатты K2O −363 Калий нитраты Қатты KNO3 −494.5 Калий перхлораты Қатты KClO4 −430.12 Кремний Газ Si 368.2 Кремний карбиді Қатты SiC −74.4, −71.5 Кремний тетрахлориді Сұйық SiCl4 −640.1 Кварц (диоксид кремния) Қатты SiO2 −910.86 Күміс бромиді Қатты AgBr −99.5 Күміс хлориді Қатты AgCl −127.01 Күміс иодиді Қатты AgI −62.4 Күміс тотығы Қатты Ag2O −31.1 Күміс сульфиді Қатты Ag2S −31.8 Натрий Қатты Na 0 Натрий Газ Na 107.5 Натрий бикарбонаты Қатты NaHCO3 −950.8 Натрий карбонаты Қатты Na2CO3 −1130.77 Натрий хлориді Сулы NaCl −407.27 Натрий хлориді Қатты NaCl −411.12 Натрий хлориді Сұйық NaCl −385.92 Натрий хлориді Газ NaCl −181.42 Натрий хлораты Қатты NaClO3 −365.4 Натрий фториді Қатты NaF −569.0 Натрий гидроксиді Сулы NaOH −469.15 Натрий гидроксиді Қатты NaOH −425.93 Натрий гипохлориті Қатты NaOCl−347.1 Натрий нитраты Сулы NaNO3 −446.2 Натрий нитраты Қатты NaNO3 −424.8 Натрий тотығы Қатты Na2O −414.2 Күкірт (моноклинді) Қатты S8 0.3 Күкірт (ромбты) Қатты S8 0 Сутек сульфиді Газ H2S −20.63 Күкірт диоксиді Газ SO2 −296.84 Күкірт триоксиді Газ SO3 −395.7 Күкірт қышқылы Сұйық H2SO4 −814 Титан Газ Ti 468 Титан тетрахлориді Газ TiCl4 −763.2 Титан тетрахлориді Сұйық TiCl4 −804.2 Титан диоксиді Қатты TiO2 −944.7 Мырыш Газ Zn 130.7 Мырыш хлориді Қатты ZnCl2 −415.1 Мырыш тотығы Қатты ZnO −348.0 Мырыш сульфаты Қатты ZnSO4 −980.14
Алифалық көмірсутектер
Формула Атауы ΔfH⦵ /(ккал/моль) ΔfH⦵ /(кДж/моль) Тік тізбекті CH4 Метан −17.9 −74.9 C2H6 Этан −20.0 −83.7 C2H4 Этилен 12.5 52.5 C2H2 Ацетилен 54.2 226.8 C3H8 Пропан −25.0 −104.6 C4H10 n-Бутан −30.0 −125.5 C5H12 n-Пентан −35.1 −146.9 C6H14 n-Гексан −40.0 −167.4 C7H16 n-Гептан −44.9 −187.9 C8H18 n-Октан −49.8 −208.4 C9H20 n-Нонан −54.8 −229.3 C10H22 n-Декан −59.6 −249.4 C4 Алкан тармақталған изомерлер C4H10 Изобутан (метилпропан) −32.1 −134.3 C5 Алкан тармақталған изомерлер C5H12 Неопентан (диметилпропан) −40.1 −167.8 C5H12 Изопентан (метилбутан) −36.9 −154.4 C6 Алкан тармақталған изомерлер C6H14 2,2-Диметилбутан −44.5 −186.2 C6H14 2,3-Диметилбутан −42.5 −177.8 C6H14 2-Метилпентан (изогексан) −41.8 −174.9 C6H14 3-Метилпентан −41.1 −172.0 C7 Алкан тармақталған изомерлер C7H16 2,2-Диметилпентан −49.2 −205.9 C7H16 2,2,3-Триметилбутан −49.0 −205.0 C7H16 3,3-Диметилпентан −48.1 −201.3 C7H16 2,3-Диметилпентан −47.3 −197.9 C7H16 2,4-Диметилпентан −48.2 −201.7 C7H16 2-Метилгексан −46.5 −194.6 C7H16 3-Метилгексан −45.7 −191.2 C7H16 3-Этилпентан −45.3 −189.5 C8 Алкан тармақталған изомерлер C8H18 2,3-Диметилгексан −55.1 −230.5 C8H18 2,2,3,3-Тетраметилбутан −53.9 −225.5 C8H18 2,2-Диметилгексан −53.7 −224.7 C8H18 2,2,4-Триметилпентан (изооктан) −53.5 −223.8 C8H18 2,5-Диметилгексан −53.2 −222.6 C8H18 2,2,3-Триметилпентан −52.6 −220.1 C8H18 3,3-Диметилгексан −52.6 −220.1 C8H18 2,4-Диметилгексан −52.4 −219.2 C8H18 2,3,4-Триметилпентан −51.9 −217.1 C8H18 2,3,3-Триметилпентан −51.7 −216.3 C8H18 2-Метилгептан −51.5 −215.5 C8H18 3-Этил-3-метилпентан −51.4 −215.1 C8H18 3,4-Диметилгексан −50.9 −213.0 C8H18 3-Этил-2-метилпентан −50.4 −210.9 C8H18 3-Метилгептан −60.3 −252.5 C8H18 4-Метилгептан ? ? C8H18 3-Этилгексан ? ? C9 Алкандық тармақталған изомерлер (таңдалған) C9H20 2,2,4,4-Тетраметилпентан −57.8 −241.8 C9H20 2,2,3,3-Тетраметилпентан −56.7 −237.2 C9H20 2,2,3,4-Тетраметилпентан −56.6 −236.8 C9H20 2,3,3,4-Тетраметилпентан −56.4 −236.0 C9H20 3,3-Диэтилпентан −55.7 −233.0
Басқа органикалық қосылыстар
Түрлер Фаза Химиялық формула ΔfH⦵ /(кЖ/моль) Ацетон Сұйық C3H6O −248.4 Бензол Сұйық C6H6 48.95 Бензо қышқылы Қатты C7H6O2 −385.2 Карбон тетрахлорид Сұйық CCl4 −135.4 Карбон тетрахлорид Газ CCl4 −95.98 Этанол Сұйық C2H5OH −277.0 Этанол Газ C2H5OH −235.3 Глюкоза Қатты C6H12O6 −1271 Изопропанол Газ C3H7OH −318.1 Метанол (метил спирті) Сұйық CH3OH −238.4 Метанол (метил спирті) Газ CH3OH −201.0 Метил линолеаты (Биодизель) Газ C19H34O2 −356.3 Сахароза Қатты C12H22O11 −2226.1 Трихлорметан (Хлороформ) Сұйық CHCl3 −134.47 Трихлорметан (Хлороформ) Газ CHCl3 −103.18 Винилхлорид Қатты C2H3Cl −94.12