Comprendere il calore di reazione e le sue applicazioni pratiche

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).

Che cosa sono le reazioni esotermiche ed endotermiche?

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 (qreacarbonio (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 pratico di calcolo

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