Lämmönmuodostukseen

Lämmönmuodostukseen liittyvä käsite kuvaa entalpian muutosta, kun yksi mooli ainetta muodostetaan sen alkuaineista standarditiloissa. Tämän muutoksen määrää kutsutaan standardentalpiaksi muodostumisesta, merkitty ΔHf°. Alkuaineet itsessään standarditiloissaan ovat nollia, joten niiden muodostumisentalpiat ovat nolla.

Lämmönmuodostusta käytetään laajasti kemiallisten reaktioiden energiantarpeen tai -tuotoksen arvioinnissa. Kun reaktiossa esiintyvien aineiden standardentalpia muodostumisesta tiedetään, reaktioentalpia voidaan laskea Hessin lain avulla: ΔHrxn° = Σ ν ΔHf°(tuotteet) − Σ ν ΔHf°(reaktantit). Tämä auttaa määrittämään, onko reaktio eksoterminen vai endoterminen.

Esimerkkejä: veden muodostuminen vety- ja hapen alkuaineista: H2 + 1/2 O2 → H2O(l) antaa ΔHrxn° ≈ −285,8 kJ/mol; hiilidioksidin muodostuminen CO2(g) C + O2 → CO2(g): ΔHf° ≈ −393,5 kJ/mol; ammonian muodostuminen NH3(g) N2 + 3H2 → 2NH3: ΔHf° ≈ −46,1 kJ/mol NH3 (eli −92,2 kJ per 2 mol NH3).

Tärkeää huomioida: standarditila määritellään yleensä 298 K ja 1 atm, ja alkuaineiden muodostumisentalpian arvot ovat nollia näissä tiloissa. Lämpötilamuutokset voidaan huomioida Kirchhoffin lain avulla, kun Cp-arvot tunnetaan. Lämmönmuodostus on keskeinen käsite, jota sovelletaan sekä laboratorioissa että teollisuudessa energiasuunnittelussa ja materiaalien energetiikassa.