Mở đầu
Khi phản ứng hóa học xảy ra, năng lượng có thể truyền từ chất phản ứng ra môi trường hoặc theo chiều ngược lại. Sự trao đổi này được nhận biết qua nhiệt lượng và sự thay đổi nhiệt độ.
Phản ứng tỏa nhiệt và thu nhiệt
- **Phản ứng tỏa nhiệt** giải phóng năng lượng dưới dạng nhiệt ra môi trường. Ví dụ: đốt than, củi, nhiên liệu.
- **Phản ứng thu nhiệt** hấp thụ năng lượng dưới dạng nhiệt từ môi trường. Ví dụ: nhiệt phân calcium carbonate hoặc potassium permanganate.
Trong thí nghiệm trung hòa HCl bằng NaOH, nhiệt độ dung dịch tăng cho thấy phản ứng truyền nhiệt ra môi trường. Khi dùng dấu hiệu nhiệt độ, cần hạn chế thất thoát nhiệt và so sánh trong cùng điều kiện.
Kiểm tra nhanh
Phản ứng chỉ xảy ra khi liên tục đun nóng và dừng khi ngừng đun thường thuộc loại nào?
Phản ứng đang cần nhận nhiệt từ nguồn bên ngoài.
Nhiệt được cung cấp để duy trì phản ứng nên đây là phản ứng thu nhiệt.
Phản ứng có nhận nhiệt.
Nhiệt phân vẫn là phản ứng hóa học.
Lời giải
**Cách làm**
Phản ứng cần hấp thụ nhiệt liên tục từ môi trường để xảy ra nên được xếp là phản ứng thu nhiệt.
Biến thiên enthalpy của phản ứng
Ở áp suất không đổi, nhiệt lượng tỏa ra hoặc thu vào của phản ứng được gọi là **biến thiên enthalpy của phản ứng**, kí hiệu $\Delta_rH$.
- $\Delta_rH<0$: phản ứng tỏa nhiệt; mức năng lượng của sản phẩm thấp hơn chất phản ứng.
- $\Delta_rH>0$: phản ứng thu nhiệt; mức năng lượng của sản phẩm cao hơn chất phản ứng.
Giá trị tuyệt đối $|\Delta_rH|$ càng lớn thì nhiệt lượng trao đổi theo phương trình càng nhiều.
Điều kiện chuẩn
Biến thiên enthalpy phụ thuộc nhiệt độ, áp suất và trạng thái vật lí của chất. Để so sánh, dùng điều kiện chuẩn:
- áp suất 1 bar đối với chất khí;
- nồng độ 1 mol/L đối với chất tan;
- nhiệt độ thường chọn 25 °C, tức 298 K.
Biến thiên enthalpy chuẩn được kí hiệu $\Delta_rH^\circ_{298}$. Phương trình có ghi trạng thái chất và giá trị $\Delta H$ gọi là phương trình nhiệt hóa học.
Ví dụ mẫu: Đọc phương trình nhiệt hóa học
$$\mathrm{2H_2(g)+O_2(g)\rightarrow2H_2O(l)}\qquad
\Delta_rH^\circ_{298}=-571{,}6\ \mathrm{kJ}$$
Dấu âm cho biết phản ứng tỏa nhiệt. Theo đúng hệ số phương trình, 2 mol H₂ phản ứng với 1 mol O₂ tạo 2 mol H₂O(l) và giải phóng 571,6 kJ.
Trạng thái nước phải được ghi rõ vì H₂O(l) và H₂O(g) có enthalpy khác nhau.
Luyện tập
Phản ứng có ΔH = +176,0 kJ theo phương trình đã viết thuộc loại nào?
Phản ứng tỏa nhiệt có ΔH âm.
Dấu dương cho biết hệ hấp thụ nhiệt.
Giá trị ΔH khác 0.
Dấu của ΔH đã đủ để phân loại.
Lời giải
**Cách làm**
Vì $\Delta H>0$, phản ứng hấp thụ 176,0 kJ theo lượng chất trong phương trình và là phản ứng thu nhiệt.
Ghi nhớ
- Phản ứng tỏa nhiệt truyền nhiệt ra môi trường và có biến thiên enthalpy âm.
- Phản ứng thu nhiệt nhận nhiệt từ môi trường và có biến thiên enthalpy dương.
- Phương trình nhiệt hóa học phải ghi trạng thái chất, điều kiện và giá trị biến thiên enthalpy.
Đang học