Aspetto energetico delle reazioni chimiche

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PERCHÉ DUE SOSTANZE REAGISCONO FRA
DI LORO?

“Perchè hanno affinità
chimica fra loro..”


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
Ma come faccio a dirlo?
Come stabilisco i
prodotti?
Occorre una grandezza
misurabile che stabilisca
l’affinità di una sostanza
per un’altra
Occorre sapere se una
reazione è
spontanea/non
spontanea per poterla
sfruttare
TERMODINAMICA CHIMICA
L’ASPETTO ENERGETICO DELLE REAZIONI


Prevede se una
reazione in certe
condizioni avviene/non
avviene
Aiuta a stabile quali
sono le condizioni
migliori per fa
avvenire una reazione
CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g) + E
1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: LA CONSERVAZIONE
DELL’ENERGIA
 Il calore sviluppato da questa reazione può essere convertito in lavoro
2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: NON TUTTO IL CALORE SI
Può TRASFORMARE IN LAVORO
NO RENDIMENTO 100% MACCHINE TERMICHE
UNA QUOTA DI CALORE SE NE VA IN AUMENTO DEL DISORDINE
(ENTROPIA)
REAZIONI ENDOTERMICHE/ESOTERMICHE


Sono dette trasformazioni endotermiche tutte
le trasformazioni di un sistema che avvengono con
assorbimento di calore dall’ambiente e sono
dette trasformazioni esotermiche quelle che
avvengono con liberazione di calore nell’ambiente.
LE REAZIONI ESOTERMICHE
I SISTEMI CHIMICI EVOLVONO
SPONTANEAMENTE AD UNO STATO
ENERGETICO MINORE

nelle reazioni esotermiche l’energia chimica del
sistema diminuisce mentre nelle reazioni
endotermiche l’energia chimica aumenta.
L’ENERGIA SCAMBIATA IN UNA REAZIONE
CHIMICA SI CHIAMA ENTALPIA
Lo stato energetico dei reagenti e dei prodotti in una
reazione è detta Entalpia
 La variazione di entalpia (∆H) relativa a una
trasformazione che avviene a pressione costante
corrisponde numericamente al calore scambiato

ENTALPIA DI FORMAZIONE:
POSSIAMO STABILIRE A TAVOLINO SE UNA
REAZIONE È ESOTERMICA/ENDOTERMICA
(LEGGE DI HESS)
LE REAZIONI ESOTERMICHE SONO
GENERALMENTE SPONTANEE
Se il sistema cede calore durante la trasformazione
(processo esotermico), l’entalpia dello stato finale è
minore di quella dello stato iniziale (∆H < 0).
 Viceversa, se il sistema acquista calore durante la
trasformazione (processo endotermico), l’entalpia dello
stato finale è maggiore di quella dello stato iniziale (∆H >
0).

ESISTONO REAZIONE ENDOTERMICHE
SPONTANEE.. L’ENTALPIA NON È L’UNICO
FATTORE CHE DECIDE LA SPONTANEITÀ DI
UNA REAZIONE
Esistono reazioni
endotermiche spontanee
esempio
 NH4NO3  NH4+ + NO3
ϪH = +290 Kj/mol
Ad una reazione non
basta essere
esotermica per essere
spontanea
Esempio
H 2 + O 2  H 2O 2

ϪH = -187,9 Kj/mol
ENTROPIA (FUNZIONE DI STATO)

La termodinamica
dimostra che i sistemi
evolvono
spontaneamente
verso stati di Entropia
maggiori
S> 0
Non esiste nessuno stato in
con S = 0
(sarebbe 0°K!!)
S PUÒ ESSERE CALCOLATA

S=
Q/T
Q è il Calore che
NON potrà MAI
essere convertito
in lavoro
E’ la parte di energia che si
degrada
 E’ il “Calore non utilizzabile”
(Clausius, 1865)
 E’ il calore disperso in una
macchina termica

Q=T
S, è il lavoro
perduto. L’energia non va
distrutta (verrebbe meno il
1°P).
Essa va ad aumentare il
disordine del sistema
ENERGIA LIBERA
Il matematico Gibbs
formulò l’equazione
per stabilire la
spontaneità dei
processi chimici:
 “Ogni processo
spontaneo è
accompagnato da una
diminuzione di
Energia Libera”
 Corrisponde
all’energia sfruttabile
in una reazione

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