Enthalpie ist der Wärmeenergieaustausch, der bei chemischen Reaktionen stattfindet. Es hat das Symbol H und wird in kJ/mol oder Kilojoule pro Mol gemessen. Die bei konstantem Druck mit der Umgebung ausgetauschte Energie wird als Enthalpieänderung einer Reaktion bezeichnet. Um die Änderung zu messen, werden Standardbedingungen verwendet, einschließlich eines Drucks von 1 Atmosphäre und einer Temperatur von 298 Kelvin (77 °F oder 25 °C).
Wenn die Reaktion Wärme abgibt, wird sie als exotherm bezeichnet. In dieser Situation ist die Enthalpieänderung negativ, da die Reaktion aufgrund des Verlusts von Wärmeenergie an die Umgebung von hoher Energie zu niedriger Energie übergeht. Fließt Energie aus der Umgebung in ein System oder wird Wärme aufgenommen, spricht man von endotherm. In diesem Fall ist die Änderung positiv, da das System Energie in Form von Wärme gewinnt.
Energieniveaudiagramme sind die gebräuchlichste Art, solche Wärmeänderungen darzustellen. Es werden zwei allgemeine Diagramme verwendet, eines für exotherme Reaktionen und eines für endotherme Reaktionen. Bei einer exothermen Reaktion wäre die Energie der Reaktionspartner höher als die Energie der resultierenden Produkte. Bei endothermen Reaktionen ist das Gegenteil der Fall. Die Änderung ist in beiden Diagrammen deutlich markiert.
Zwei Möglichkeiten, eine Enthalpieänderung zu messen, sind ein einfaches Kalorimeter oder ein einfaches Flammenkalorimeter. Ein einfaches Kalorimeter besteht aus einem Wasserbehälter, bei dem Wärme in das Wasser übertragen wird. Die aufgezeichnete Temperaturänderung des Wassers ist auf den Energieaustausch der Reaktion zurückzuführen. Bei Verwendung eines einfachen Kalorimeters findet die Reaktion im Wasser im Kalorimeter selbst statt.
Bei einem einfachen Flammenkalorimeter findet die Reaktion außerhalb des Gerätes statt. Während der Reaktion muss die Wärme an das Wasser im Kalorimeter abgegeben werden. Dieser Kalorimetertyp wird zur Messung der Änderung von Verbrennungsreaktionen verwendet.
Um die Enthalpieänderung zu berechnen, müssen drei Dinge bekannt sein. Die erste ist eine Konstante, die die spezifische Wärmekapazität des Wassers ist, die 4.2 J/g/°C beträgt. Die Masse des Wassers und der Betrag der Temperaturänderung des Wassers müssen gemessen werden. Die Formel zur Berechnung dieser Änderung lautet 4.2 x Wassermasse x Temperaturänderung.