6. La Termochimica

1. 6. La Termochimica Energia, Calore - processi esotermici ed endotermici Entalpia - i passaggi di stato - l’entalpia di reazione e l’entalpia di reazione standard - la legge di Hess Entalpia Standard di Combustione Entalpia Standard di Reazione Esercizi

2. Energia - Calore ambiente sistema ambiente energia energia sistema energia universo Def. Definiamo ENERGIA la capacità di compiere un lavoro o fornire calore. TERMOCHIMICA LEGGE DI CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA L’energia non si crea, né si distrugge, ma può essere convertita da una forma all’altra e/o trasferita di luogo in luogo. GRANDEZZA INTENSIVA non dipende dalle dimensioni del sistema. TEMPERATURA GRANDEZZA ESTENSIVA dipende dalle dimensioni del sistema. ENERGIA

3. Processi Esotermici ed Endotermici CALORIA, cal 1 cal = 4.184 J Calore Calore temperatura temperatura dopo dopo prima prima estensiva intensiva Def. Le REAZIONI ESOTERMICHE sono accompagnate da liberazione di calore dal sistema. Def. Le REAZIONI ENDOTERMICHE sono accompagnate da assorbimento di calore dal sistema. ENERGIA (CALORE) JOULE, J Def. Si definisce CAPACITÀ TERMICA la quantità di calore necessaria per innalzare di 1 °C la temperatura di un determinato oggetto.

4. L’Entalpia 100 kJ energia come calore 208 kJ entalpia entalpia 100 kJ entalpia entalpia energia come calore 208 kJ Def. ENTALPIA, H. È il calore che il sistema libera o assorbe a pressione costante. L’Entalpia è una GRANDEZZA DI STATO IL VALORE DELLE GRANDEZZE DI STATO DIPENDE DALLO STATO DEL SISTEMA, MA NON DAL MODO IN CUI TALE STATO È RAGGIUNTO.

5. L’Entalpia Altitudine Entalpia B B DH A A calore calore DH = Hfin - Hin DH > 0 DH < 0

6. I Passaggi di Stato FUSIONE SOLIDIFICAZIONE SUBLIMAZIONE VAPORIZZAZIONE CONDENSAZIONE BRINAMENTO LIQUIDO SOLIDO FAFT, hanno volume proprio, forma del recipiente FA>FT, hanno volume e forma propri VAPORE E GAS FA<FT, non hanno né volume né forma propri

7. I Passaggi di Stato SOLIDIFICAZIONE BRINAMENTO CONDENSAZIONE SOLIDO LIQUIDO FUSIONE ENTALPIA DI FUSIONE SUBLIMAZIONE VAPORIZZAZIONE DHfus = Hliq - Hsolido DHfus = +6.0 kJ ENTALPIA DI SUBLIMAZIONE ENTALPIA DI VAPORIZZAZIONE DHsubl = DHfus + DHvap DHvap = Hvap - Hliq VAPORE E GAS DHsubl = +46.7 kJ DHvap = +40.7 kJ DH(processo inverso) = -DH(processo diretto)

8. I Passaggi di Stato

9. L’Entalpia di Reazione 890 kJ calore CH4(g) 2O2(g) EQUAZIONE TERMOCHIMICA Def. Definiamo ENTALPIA DI REAZIONE la variazione di entalpia che accompagna una determinata reazione chimica. 2x DH(processo inverso) = -DH(processo diretto)

10. L’Entalpia di Reazione Standard T = 25°C DHvap = 44 kJ∙mol-1 802 kJ Entalpia 890 kJ 88 kJ Def. Chiamiamo STATO STANDARD dei reagenti e dei prodotti quando si trovano nella loro forma pura alla pressione di 1 atm. Def. Definiamo ENTALPIA DI REAZIONE STANDARD, DH0, la variazione di entalpia associata alla reazione dei reagenti nel proprio stato standard, dai quali si ottengono prodotti nel proprio stato standard. P = 1 atm T = 298.15 K

11. La Legge di Hess reagenti 1 2 3 Entalpia variazione complessiva prodotti DH(processo inverso) = -DH(processo diretto) DHsubl = DHfus + DHvap La LEGGE DI HESS dice che L’ENTALPIA DI REAZIONE COMPLESSIVA È LA SOMMA DELLE ENTALPIE DI REAZIONE RELATIVE AI SINGOLI STADI NEI QUALI SI PUÒ SUDDIVIDERE LA REAZIONE, ANCHE SE CIÒ FOSSE SOLAMENTE TEORICO.

13. L’Entalpia Standard di Combustione Def. L’ENTALPIA STANDARD DI COMBUSTIONE, , è la variazione di entalpia a mole di sostanza quando questa reagisce completamente con l’ossigeno in condizioni standard. ESERCIZIO Calcolare la massa di butano necessaria per ottenere 350 kJ, il calore sufficiente per portare 1L di acqua dalla temperatura ordinaria ad ebollizione al livello del mare. Dalle tabelle Dall’equazione termochimica 1mol C3H8 produce 2220 kJ Massa Molare(C3H8) = 44.09 g∙mol-1 Def. Si chiama ENTALPIA SPECIFICA la variazione di entalpia riferita ad 1g di combustibile bruciato. Def. Si chiama DENSITÀ DI ENTALPIA la variazione di entalpia riferita ad 1L di combustibile bruciato.

14. L’Entalpia Standard di Formazione Def. L’ENTALPIA STANDARD DI FORMAZIONE, , è l’entalpia standard di reazione relativa alla formazione della sostanza dai suoi elementi considerati nella loro forma più stabile. 2 mol L’entalpia standard di formazione di un elemento nella sua forma più stabile è zero. L’entalpia standard di formazione di un elemento nella sua forma più stabile è zero. Le entalpie standard di formazione si possono combinare per ricavare l’entalpia standard di una reazione qualsiasi.

15. L’Entalpia Standard di Formazione reagenti Entalpia di reazione prodotti Entalpia Formazione dei reagenti Formazione dei prodotti elementi

16. Esercizi