Reactieenergieën

Reactie-energieën verwijzen naar de veranderingen in energie die optreden bij chemische reacties. In de chemie wordt meestal gesproken over de enthalpieverandering ΔH van een reactie, die onder standaardomstandigheden ΔH° genoemd kan worden. Een negatieve ΔH° duidt op een exotherme reactie, die energie in de vorm van warmte vrijgeeft; een positieve ΔH° wijst op een endotherme reactie, waarbij energie wordt opgenomen.

De standaard enthalpie van reactie kan berekend worden uit de standaard enthalpieën van formatie: ΔHrxn° = Σν producten ΔHf° − Σν reactanten ΔHf°, waarbij ν de stoichiometrische coëfficiënten zijn. Voor het inschatten van reactie-energieën wordt ook een benadering via bindingen gebruikt: ΔHrxn ≈ Σ(Een gebroken bindingen) − Σ(Een gevormde bindingen). Experimenteel kunnen calorimetrische metingen uitgevoerd worden, bijvoorbeeld in een calorimeter, om ΔH rechtstreeks te bepalen.

In de computationale chemie worden reactie-energieën afgeleid uit potentiaalenergieveranderingen op het elektronische energieniveau, berekend met ab initio- of DFT-methoden, vaak met correcties voor nulpunttrekstrillingen en temperatuur.

Contextueel geven reactie-energieën aan of een reactie energetisch haalbaar is en hoeveel warmte of andere vormen van energie nodig zijn of vrijkomen. Ze zijn niet hetzelfde als de activeringsenergie, die de snelheid van een reactie bepaalt. Naast ΔH kan men ook de verandering in Gibbs vrije energie ΔG beschrijven, die afhankelijk is van entropie en temperatuur en de spontaneïteit van een reactie aangeeft.

Voorbeeld: de verbranding van methaan CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O, ΔH° ≈ −890 kJ/mol. Waarden zijn afhankelijk van toestand en samenstelling.