Энтальпия реакции: формула, примеры расчёта и калькулятор

Энтальпия (H) — это мера теплосодержания системы. Изменение энтальпии (ΔH) в ходе реакции показывает, сколько тепла поглощается или выделяется. Если ΔH < 0, реакция экзотермическая (выделяет тепло, как горение газа). Если ΔH > 0 — эндотермическая (поглощает тепло, как плавление льда).

Зачем считать? Чтобы:

• Определить энергетическую эффективность химического процесса.
• Спроектировать безопасные условия (например, не допустить перегрева реактора).
• Сравнить альтернативные маршруты синтеза.

Совет: Для быстрых расчётов используйте Калькулятор энтальпии реакции — введите реагенты и продукты, получите ΔH мгновенно.

Основной метод — по стандартным энтальпиям образования (ΔH°_f). Формула:

Где:

• ΔH°_{реакции} — изменение энтальпии реакции (кДж/моль).
• Σ (сигма) — сумма.
• ΔH°_f — стандартная энтальпия образования вещества (кДж/моль) при 1 атм и 298 К. Для простых веществ (O₂, H₂) она равна нулю.

Коэффициенты из уравнения реакции умножаются на ΔH°_f каждого вещества. Например, для реакции aA + bB → cC + dD: ΔH° = (c·ΔH°_f(C) + d·ΔH°_f(D)) − (a·ΔH°_f(A) + b·ΔH°_f(B)).

Рассмотрим реакцию синтеза воды из простых веществ:

Шаг 1. Найти стандартные энтальпии образования (из таблиц, на 2026 год):
ΔH°_f(H₂O(ж)) = -285,8 кДж/моль, ΔH°_f(H₂) = 0, ΔH°_f(O₂) = 0.

Шаг 2. Подставить в формулу:
ΔH° = [2·(-285,8)] − [2·0 + 1·0] = -571,6 кДж.

Шаг 3. Интерпретация: выделяется 571,6 кДж тепла на 2 моль воды, реакция экзотермическая.

Реакция: C₃H₈(г) + 5O₂(г) → 3CO₂(г) + 4H₂O(ж).

Данные (кДж/моль):

Расчёт:

ΔH° = [3·(-393,5) + 4·(-285,8)] − [1·(-103,8) + 5·0]

= [-1180,5 + (-1143,2)] − [-103,8]

= -2323,7 + 103,8 = -2219,9 кДж.

Выделяется 2219,9 кДж на 1 моль пропана. Совет: для сложных реакций используйте Калькулятор стехиометрии реакции — он автоматически пересчитает коэффициенты.

Допустим, нужно найти ΔH для реакции: C(графит) + 2H₂(г) → CH₄(г) (образование метана).

Даны реакции:

1. C(графит) + O₂(г) → CO₂(г), ΔH₁ = -393,5 кДж.
2. H₂(г) + ½O₂(г) → H₂O(ж), ΔH₂ = -285,8 кДж.
3. CH₄(г) + 2O₂(г) → CO₂(г) + 2H₂O(ж), ΔH₃ = -890,3 кДж.

Целевая реакция = реакция (1) + 2·реакция (2) − реакция (3) (обратите внимание на знак при вычитании).

Расчёт:

ΔH = ΔH₁ + 2·ΔH₂ − ΔH₃ = -393,5 + 2·(-285,8) − (-890,3) = -393,5 -571,6 +890,3 = -74,8 кДж.

Ответ: ΔH°_f(CH₄) = -74,8 кДж/моль.

Ошибка 1: Забыть умножить ΔH°_f на стехиометрический коэффициент. Всегда проверяйте баланс.

• Ошибка 2: Путать знак ΔH. Экзотермические — отрицательные, эндотермические — положительные.
• Ошибка 3: Использовать энтальпию образования для веществ, которые не являются продуктами данной реакции.

Чтобы избежать ошибок, Калькулятор энтальпии реакции автоматически подставляет коэффициенты и проверяет единицы.

Задача 1. ΔH°_f(CO) = -110,5; ΔH°_f(CO₂) = -393,5. Найдите ΔH для реакции 2CO + O₂ → 2CO₂.

Ответ: -566,0 кДж.

Задача 2. ΔH°_f(NH₃) = -45,9. Найдите ΔH для N₂ + 3H₂ → 2NH₃.

Ответ: -91,8 кДж.

Задача 3. Реакция: CaCO₃(тв) → CaO(тв) + CO₂(г). ΔH°_f: CaCO₃ = -1206,9; CaO = -635,1; CO₂ = -393,5. Найдите ΔH.

Ответ: +178,3 кДж (эндотермическая).

Закон Гесса: энтальпия реакции зависит только от начального и конечного состояния, а не от пути. Это позволяет комбинировать известные реакции для нахождения неизвестной ΔH. Пример: если нет табличных данных для сложного вещества, можно разбить синтез на несколько стадий с известными ΔH.

Правила:

• Если реакцию переворачивают, знак ΔH меняется на противоположный.
• Если уравнение умножают на коэффициент, ΔH умножается на тот же коэффициент.
• Если несколько реакций складывают, их ΔH складываются.

Попробуйте Калькулятор энтальпии образования — он применит закон Гесса автоматически.