Entalpía estándar de formación

Desígnase como entalpía estándar de formación ou "calor estándar de formación" dun composto á variación de entalpía que acompaña á formación de 1 mol dunha substancia no seu estado estándar a partir dos seus elementos constituíntes no seu estado estándar (a forma máis estable dun elemento a 1 atmosfera de presión e unha determinada temperatura, que adoita ser 298 K ou 25 °C). Denotase por ΔH_f^O.

A variación de entalpía estándar de formación ten como unidade enerxía, Joule, partido por cantidade de substancia, mol, (J/mol). Habitualmente dáse en (kJ mol⁻¹), perono cahco nada de estto! pode vir dada en calquera unidade coas mesmas dimensións. Todos os elementos nos seus estados estándares (osíxeno gas, carbono sólido en forma de grafito etc.) teñen unha entalpía estándar de formación de valor cero, dado que a súa formación non implica ningún proceso.

A variación de entalpía estándar de formación emprégase en termoquímica para atopar a variación de entalpía de reacción en condicións estándar. Isto faise restándolle a suma das entalpías estándar de formación dos reactivos á suma das entalpías estándar de formación dos produtos, como se mostra na seguinte ecuación.

ΔH_reacción^O = ΣΔH_f^O (Produtos) - ΣΔH_f^O (Reactivos)

A entalpía estándar de formación é equivalente á suma de varios procesos por separado incluídos no ciclo de Born-Haber das reaccións de síntese. Por exemplo, para calcular a entalpía de formación do cloruro de sodio, usamos a seguinte reacción:

Na_(s) + (1/2)Cl_2(g) → NaCl_(s)

Este proceso componse de moitos sub-procesos independentes, cada un coa súa propia entalpía. Por iso teremos en conta:

1. A entalpía estándar de sublimación do sodio sólido.
2. A primeira enerxía de ionización do sodio gasoso.
3. A entalpía de disociación do cloro gasoso.
4. A afinidade electrónica dos átomos de cloro.
5. A enerxía reticular do cloruro de sodio.

A suma de todos estes valores daranos o valor da entalpía estándar de formación do cloruro de sodio.

Ademais, a aplicación da Lei de Hess demostra que a suma das reaccións individuais correspondentes á variación de entalpía de formación para cada substancia na reacción é igual o cambio en entalpía para a reacción total, independentemente do camiño seguido e do número de reaccións involucradas no cálculo. No exemplo anterior a variación de entalpía estándar de formación do cloruro de sodio é igual á suma da variación de entalpía estándar de cada un dos pasos seguidos para o proceso. Isto é especialmente útil para reaccións moi longas, con moitos pasos e compostos intermedios.

Ás veces defínese unha entalpía estándar de formación para unha reacción hipotética. Por exemplo, non podemos combinar carbón e hidróxeno no laboratorio para formar metano, aínda que definamos a entalpía estándar de formación para o metano en -74.8 kJ mol⁻¹. Por último, o signo negativo deste valor significa que o metano formase a partir dunha reacción exotérmica, é dicir, que se forma con liberación de enerxía.