引言
在化學反應過程中，反應要麼吸收環境中的熱量，要麼向環境釋放熱量。化學反應與其環境之間進行的熱量交換被稱為焓，通常用H表示。但H無法直接測量，科學家會利用反應溫度隨時間的「變化」來計算焓隨時間的「變化」，後者用』』』∆H』』』表示。在知道∆H後，科學家就能判斷一個反應是在釋放熱量還是在吸收熱量。釋放熱量被稱為「放熱」，而吸收熱量被稱為「吸熱」。通常情況下，∆H = m x s x ∆T，其中m是反應物的質量，s是生成物的比熱，而∆T是反應溫度的變化。
解焓值問題
1：確定反應的生成物和反應物。任何化學反應都涉及兩種化學物質，即生成物和反應物。生成物是反應「生成」的化學物質，而反應物是通過「相互作用、組合或分解」來生成生成物的化學物質。換而言之，化學反應的反應物就像食譜中的原料，而生成物就像做好的菜餚。要計算出反應的∆H，首先得確定反應的生成物和反應物。
例如，假設我們要計算氫氣和氧氣生成水的反應焓：2H2 (氫氣) + O2 (氧氣) → 2H2O (水)。方程式中，H2和O2是反應物，而H2O是生成物。
2：確定反應物的總質量。下一步需要計算反應物的質量。如果不知道它們的質量，也無法稱量反應中的反應物，你可以使用它們的摩爾質量來算出它們的真實質量。查詢標準的元素周期表或關於分子和化合物的其他化學資料，可以找到摩爾質量。只需用每種反應物的摩爾質量乘以消耗的反應物摩爾數，就能算出反應物的質量。
在水的例子中，反應物是氧氣和氫氣，它們的摩爾質量分別為2g和32g。由於方程式中H2旁邊的係數為「2」，而O2旁邊沒有係數，所以反應中會用掉2摩爾的氫氣和1摩爾的氧氣，因此，反應物總質量的計算過程如下：
2 × (2g) + 1 × (32g) = 4g + 32g = 36g。
3：找出生成物的比熱。下一步需要找出你分析的生成物的比熱。每種元素或分子都有一個與之相關的比熱值：這些值是常數，通常可以在化學課本後的表格中或其他化學資料中查到。比熱有幾種不同的度量方式，本公式中，我們會使用以J/(g• °C)為單位的比熱值。
注意，如果方程式有多種生成物，那麼你必須對生成各生成物的組分反應進行焓計算，然後將它們加總，算出整個反應的焓。
本示例中，最終生成物是水，它的比熱約為4.2 J/(g• °C)。
4：計算反應前後的溫度差。下一步我們需要計算∆T，也就是反應前後的溫度變化。用反應的初始溫度T1減去反應的最終溫度T2，來算出∆T。和大多數化學計算一樣，此處應該使用開爾文（K）溫度，但使用攝氏（C）溫度也會得到同樣的結果。
在本示例中，假設一開始的反應溫度是185K，反應結束時的溫度是95K。這種情況下，∆T的計算過程如下：
∆T = T2 – T1 = 95K – 185K = -90K。
5：使用公式∆H = m x s x ∆T來求解。知道反應物的質量m、生成物的比熱s，以及反應的溫度變化∆T後，你就能算出反應焓了。只需將它們的值代入到公式∆H = m x s x ∆T中，然後做乘法就可以了。答案的單位將是能量單位焦耳（J）。
在本例題中，反應焓的計算過程如下：
∆H = (36g) × (4.2 JK-1 g-1) × (-90K ) = -13,608 J。
6：判斷反應是失去能量還是獲得能量。之所以要計算各種反應的∆H，大部分情況下是為了確定反應是放熱的還是吸熱的，前者會失去能量並釋放熱量，而後者會獲得能量並吸收熱量。如果∆H的最終答案是正數，那麼反應就是吸熱反應。反之，如果答案是負數，那麼反應就是放熱反應。數字越大，表示反應釋放或吸收的熱量越多。對強放熱反應要多加小心，它們有時會釋放出大量能量，要是釋放的速度足夠快，甚至可能引起爆炸。
本例題中，我們的最終答案是-13608 J，由於是負數，所以我們知道反應是放熱反應。這是合理的，因為H2和O2是氣體，而生成物H2O是液體。蒸汽形式的高溫氣體需要以熱量的形式向環境釋放能量，冷卻到能夠形成液體水的溫度，這意味著形成H2O的過程是一個放熱過程。
估算焓值
1：使用鍵能來估算焓值。幾乎所有化學反應都會涉及到原子間鍵的形成或斷裂。由於化學反應中的能量既不會憑空消失也不會憑空出現，所以，要是知道反應中形成鍵或破壞鍵所需的能量，我們就能將這些鍵能相加，非常準確地估算出整個反應的焓變。
讓我們以反應H2 + F2 → 2HF為例。在該反應中，破壞H2分子中的H原子所需要的能量是436 kJ/mol，而F2所需要的能量是158 kJ/mol。[1] 最後，H和F形成HF所需的能量等於-568 kJ/mol。[2] 由於方程式中的生成物是2HF，所以我們需要乘以2，即2 × -568 = -1136 kJ/mol。將所有值相加求和，得到：
436 + 158 + -1136 = -542 kJ/mol。
2：使用生成焓來估算焓值。生成焓是固定的∆H值，它代表生成特定化學物質所用的反應焓變。如果知道生成方程式中的生成物和反應物所需的生成焓，你可以將它們相加，來估算焓值，其方法與上文所述的鍵能方法非常類似。
讓我們以反應C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O為例。在該反應中，我們知道如下反應的生成焓：
C2H5OH → 2C + 3H2 + 0.5O2 = 228 kJ/mol
2C + 2O2 → 2CO2 = -394 × 2 = -788 kJ/mol
3H2 + 1.5 O2 → 3H2O = -286 × 3 = -858 kJ/mol
由於將這些方程式相加後可以得到C2H5OH + 3O2 → 2CO2 + 3H2O，正是我們想要計算焓值的方程式，所以我們只需將以上反應的生成焓相加，就能算出該反應的焓值，計算過程為：
228 + -788 + -858 = -1418 kJ/mol。
3：顛倒方程式時不要忘了改變符號。一定要注意，使用生成焓來計算反應的焓值時，只要顛倒了組分反應的方程式，就需要改變生成焓的符號。換而言之，如果為了得到所有生成物和反應物，以便將它們約去，你顛倒了一個或多個生成反應方程式，那麼你必須改變這些生成反應方程式焓值的符號。
你應該注意到了，在之前的示例中，我們為C2H5OH而使用的生成反應是顛倒的。C2H5OH → 2C + 3H2 + 0.5O2展示的是C2H5OH的分解過程，而不是它的形成過程。由於為了得到所有生成物和反應物，以便將它們約去，我們顛倒了方程式，所以我們必須改變生成焓的符號，得到228 kJ/mol。實際上，C2H5OH的生成焓等於-228 kJ/mol。
實驗觀察焓變
1：找一個乾淨的容器，裝滿水。通過一個簡單的實驗，我們很容易看出焓的作用原理。為了確保實驗反應發生時不受到任何外來汙染物的影響，請清潔打算使用的容器，並進行消毒。科學家會使用一種被稱為「量熱計」的特殊密閉容器來測量焓值，但使用小玻璃杯和燒瓶來做實驗，你也能得到合理的結果。無論使用什麼容器，用乾淨的室溫自來水裝滿容器。你應該在室內某個溫度較低的地方來進行反應。
本實驗需要一個非常小的容器。我們會測試泡騰片的焓變效應，所以用的水越少，溫度的改變就越明顯。
2：將溫度計插入容器中。找一支溫度計，把它插入容器，使玻璃泡位於水平面以下。讀出水的溫度，就本實驗而言，水的溫度就是反應的初始溫度T1。
假設我們測量水的溫度，發現剛好等於10攝氏度。稍後我們會用溫度計樣本讀數來說明焓的原理。
3：將泡騰片放入容器中。做好開始實驗的準備後，放一片泡騰片到水中。你會發現它立即開始鼓泡並發出嘶嘶聲。隨著泡騰片在水中溶解，它會分解成碳酸氫鹽HCO3-和檸檬酸，檸檬酸會以氫離子H+的形式發生反應。這些化學物質會在3HCO3− + 3H+ → 3H2O + 3CO2反應中生成水和二氧化碳氣體。
4：反應完成後測量溫度。監控反應過程，泡騰片應該會逐漸溶解。泡騰片反應結束後，或反應速度邊得很慢後，再次測量溫度。水的溫度應該比之前稍低一點。如果水溫升高，那麼實驗可能受到了外部因素的影響，例如所在房間的溫度過高。
本實驗中，假設泡騰片起泡結束後水的溫度是8攝氏度。
5：估算反應的焓值。在理想的實驗中，將泡騰片加入水中時，它會生成水和氣泡形式的二氧化碳氣體，並導致水溫下降。根據這些信息，我們就能預計反應是吸熱反應，即從周圍環境中吸收能量的反應。溶解的液態反應物需要額外的能量才能變成氣態生成物，所以它會以熱量的形式從周圍的環境中吸收能量，在本反應中，周圍的環境就是水。這會讓水溫下降。
本實驗中，加入泡騰片後水溫下降了兩度。這與我們預計的溫和吸熱反應表現一致。
小提示
這些計算使用的是開爾文（K）溫度，和攝氏度一樣，開爾文是溫度計量單位。要在攝氏度和開爾文之間轉換，只需要加上或減去273度就可以了：K = °C + 273。
如果你手裡只有一把錘子，那麼在你眼中每個問題都會是一顆釘子。
——Abraham Maslow