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Calore di reazione e calorimetria


Il calore di reazione (qrea) è la quantità di calore scambiata tra un sistema ed il suo intorno quando avviene una reazione chimica all’interno del sistema a temperatura costante (ogni reazione chimica avviene con variazione di energia). Esistono due tipologie di reazioni:
- Reazione esotermica, che, in un sistema non isolato cede calore all’ambiente circostante. Il calore di reazione è una quantità negativa perché va dal sistema verso l’ambiente (qrea<0). Viene quindi liberata energia. Ne è esempio la combustione del carbonio (C(s) + O2(g) CO2 (g)), in cui l’energia potenziale dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti. Quindi l’energia prodotta nella formazione dei legami in CO2 è maggiore di quella necessaria per rompere i legami in O2;
- Reazione endotermica, con assorbimento di calore da parte del sistema dall’ambiente circostante, in questo caso qrea>0. Le reazioni endotermiche assorbono energia sotto forma di calore. Un esempio è la fusione del ghiaccio. Un altro esempio è la sintesi dell’acido iodidrico (H2(g) + I2(s)2HI(g)), in cui l’energia potenziale è maggiore nei prodotti piuttosto che nei reagenti. L’energia prodotta nella formazione dei legami in HI è minore di quella necessaria per rompere i legami in H2 e I2.
L’energia è immagazzinata nei legami chimici
Quindi:
q1=-q2
Esempio:
59g di Fe riscaldati a 300°C vengono immersi in 1L di acqua a 0°C, calcolare la temperatura finale dell’acqua.
Si consideri che q1=-q2. Si può quindi dire che:
c (Fe)×m×∆T=-[c (acqua)×m×∆T]
0.451×59×(Tf-573)=-[4.18×1000×(Tf-273)]
-15242+26.6 Tf=1141140+4180Tf
4206.6 Tf=1156382
Tf=274.89 K=1.9 °C

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