Termokjemi

Termokjemi er studien av reaksjonsvarme innen fagfeltet fysikalsk kjemi, det er også en del av naturvitenskapen som kalles termodynamikk. Et viktig begrep innenfor termokjemi er system, det kan for eksempel være en kjemisk reaksjon som foregår i et reagensrør. Når vi snakker om et system, kan vi si noe om dets tilstand. Det kan være temperatur, trykk, antall mol av stoffene som inngår i reaksjonen, om de er i fast fase eller væskefase. Alt som er utenfor systemet er omgivelser.

Når det skjer endring i systemet, sier man at systemet går fra en tilstand til en annen. Hvis systemet er isolert fra omgivelsene, kan man si at det ikke skjer noe varmetap eller tilførsel. Det kalles adiabatisk endring. 
Ved adiabatisk endring i systemet, forandres temperaturen. Hvis den økes kalles reaksjonene som skjer for eksoterm og hvis temperaturen minker kalles den for endoterm. Hvis det skjer endring i systemet som ikke er begrenset, kommer temperaturen til å holde seg konstant mens reaksjonen pågår. Det kalles for isoterm endring.
Når en reaksjon pågår under konstant trykk, kalles dette entalpiendringen (
  
    
      
         
        
          Δ
          
            H
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {H}}}
  ) for reaksjonen.

  
    
      
         
        
          Δ
          H
        
        =
        
          
            H
            
              s
              l
              u
              t
              t
            
          
        
        −
        
          
            H
            
              s
              t
              a
              r
              t
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta H}={H_{slutt}}-{H_{start}}}
  
Termodynamikkens størrelse entropi (S) er et mål på grad av uorden i systemet. Når fasetilstand går fra fast til gass, minker orden mellom atomene og uorden øker. Det vil si at entropien er stor når et stoff er i gasstilstand.

  
    
      
         
        
          Δ
          S
        
        =
        
          
            S
            
              s
              l
              u
              t
              t
            
          
        
        −
        
          
            S
            
              s
              t
              a
              r
              t
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta S}={S_{slutt}}-{S_{start}}}
  
Ut fra entropi og entalpi kan man regne ut Gibbs frie energi for reaksjonen. Det er maksimalmengden av energi som frigjøres i en prosess som foregår under konstant trykk og temperatur.

  
    
      
         
        
          Δ
          
            
              
                G
                
                  o
                
              
            
            
              T
            
          
        
        =
        
          Δ
          
            
              
                H
                
                  o
                
              
            
            
              T
              =
              298
              K
            
          
        
        −
        T
        Δ
        
          
            
              
                S
                
                  o
                
              
            
            
              T
              =
              298
              K
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G^{o}}_{T}}={\Delta {H^{o}}_{T=298K}}-T\Delta {{S^{o}}_{T=298K}}}
  
Hvor alle stoffer er i standardtilstand. Man kan si at 
  
    
      
         
        
          Δ
          
            
              G
              
                o
              
            
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G^{o}}}}
   er den verdien 
  
    
      
         
        
          Δ
          
            G
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G}}}
   skulle ha hvis grunnstoffene hadde vært i standard tilstand. Derfor er formelen for 
  
    
      
         
        
          Δ
          
            G
          
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G}}}
   inneholder Q som sier noe om konsentrasjonene til reaktantene og produktene i reaksjonen.

  
    
      
         
        
          Δ
          
            
              G
            
            
              T
            
          
        
        =
        
          Δ
          
            
              
                G
                
                  o
                
              
            
            
              T
            
          
        
        +
        R
        T
        ln
        ⁡
        
          Q
        
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G}_{T}}={\Delta {G^{o}}_{T}}+RT\ln {Q}}
  
Når det er likevekt i reaksjonen, er 
  
    
      
         
        
          Δ
          
            G
          
        
        =
        0
      
    
    {\displaystyle \ {\Delta {G}}=0}
  , man kan si at det ikke blir noe energi til overs etter at reaksjonen har skjedd.