L’entalpia è lo scambio di energia termica che avviene durante le reazioni chimiche. Ha il simbolo H e si misura in kJ/mol, o kilojoule per mole. L’energia scambiata con l’ambiente circostante a pressione costante è chiamata variazione di entalpia di una reazione. Per misurare la variazione, vengono utilizzate condizioni standard, tra cui una pressione di 1 atmosfera e una temperatura di 298 Kelvin (77°F o 25°C).
Quando la reazione emette calore, si dice che sia esotermica. In questa situazione, la variazione di entalpia è negativa, poiché la reazione sta passando da alta energia a bassa energia a causa della perdita di energia termica nell’ambiente circostante. Se l’energia fluisce dall’ambiente circostante in un sistema, o viene assorbito calore, si dice che è endotermico. In questo caso, il cambiamento è positivo poiché il sistema sta guadagnando energia sotto forma di calore.
I diagrammi del livello energetico sono il modo più comune per mostrare tali cambiamenti di calore. Vengono utilizzati due diagrammi generali, uno per le reazioni esotermiche e uno per le reazioni endotermiche. Per una reazione esotermica, l’energia dei reagenti della reazione sarebbe maggiore dell’energia dei prodotti risultanti. È vero il contrario per le reazioni endotermiche. Il cambiamento è chiaramente segnato su entrambi i diagrammi.
Due modi per misurare una variazione di entalpia sono un semplice calorimetro o un semplice calorimetro a fiamma. Un semplice calorimetro è costituito da un contenitore d’acqua, con il calore trasferito nell’acqua. La variazione di temperatura dell’acqua che viene registrata sarà dovuta allo scambio energetico della reazione. Quando si utilizza un semplice calorimetro, la reazione avviene all’interno dell’acqua del calorimetro stesso.
Con un semplice calorimetro a fiamma la reazione avviene all’esterno del dispositivo. Durante la reazione, il calore deve essere trasferito all’acqua all’interno del calorimetro. Questo tipo di calorimetro viene utilizzato per misurare la variazione delle reazioni di combustione.
Per calcolare la variazione di entalpia bisogna conoscere tre cose. La prima è una costante, che è la capacità termica specifica dell’acqua, che è 4.2 J/g/°C. È necessario misurare la massa dell’acqua e l’entità della variazione di temperatura dell’acqua. La formula per calcolare questa variazione è 4.2 x massa dell’acqua x variazione di temperatura.