Termochimica

Composti e termochimica

Cr(OH)₂ idrossido di cromoLiMn⁴O₄ acido permanganicoK₂MnO₃ manganato di potassioH₄IO₆ acido iodicoCe₂O₃ sesquiossido di cesioCd N₂O₂(CaHCO₃)₂Fe₂(CO₃)₃(NH₄)₂SO₄NH₄⁺ ione ammonio(CN)^- ione cianuro

Termochimica

L'energia è la capacità di compiere lavoroenergia radiante: proviene dal sole ed è da fonte primaria di energia sulla terra.

Energia termica: energia associata al moto casuale degli atomienergia chimica: energia immagazzinata nei legami chimicienergia nucleare: energia immagazzinata nell'ammasso di protoni e neutroni nel nucleoenergia potenziale: energia disponibile in virtù della posizione di un oggetto.

Calore: trasferimento di energia termica fra due corpi a temperature differentitemperatura: misura dell'energia termicatermochimica: studio delle variazioni di calore nelle reazioni chimichesistema: parte di universo studiataaperto: scambia calore e materiachiuso: scambia solo caloreisolato: non scambia né calore né materia.

Processo esotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al sistema dall'ambienteex.2H₂ + O₂ → 2H₂O + EnergiaH₂O(g) → H₂O(l) + Energia.

Processo endotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al sistema dall'ambienteex. energia 2 HgO(s) → 2Hg(g) + O₂ (g).

Termodinamica: studio scientifico della interconversione del calore e delle varie forme di energiafunzioni di stato: proprietà determinate dallo stato del sistema, indipendenti dal momento o da come viene raggiuntoΔE = E_p = E_iex. energia, pressione, volume, temperatura.

1° principio della termodinamica

L'energia può essere convertita da una forma all'altra, ma non può essere né creata né distruttaΔE_sistema + ΔE_ambiente = 0ΔE_sistema = -ΔE_ambienteΔE_interna = q + W (lavoro)q = caloreL = -PΔV (variazione di volume)P (pressione)Lavoro fatto dal sistema su ambienteLavoro fatto da ambiente su sistemaprocesso endotermico -processo esotermico ++2 -1.

Composti e termochimica, seconda parte

Ca(OH)₂ idrossido di calcioHMnO₄ acido permanganicoK₂MnO₃ manganato di potassioH₄IO₆ acido p-iodosoCs₂O₃ sescato di cesioCu N₂O₂Co(HC₂O₂)₄Fe₂(CO₄)₈(NH₄)₂ SO₄NH₄⁺ ione ammonio(CN)^- ione cianuro.

Termochimica

L’energia è la capacità di compiere lavoro- energia radiativa: proviene dal sole ed è la fonte primaria di energia sulla terra.- energia termica: energia associata al moto casuale degli atomi.- energia chimica: energia immagazzinata nei legami chimici.- energia nucleare: energia immagazzinata nel nucleo di protoni e neutroni.- energia potenziale: energia disponibile in virtù della posizione di un oggetto.

Calore: trasferimento di energia termica fra due corpi a temperature differenti temperatura: misura energia termicatermochimica: studio delle variazioni di calore nelle reazioni chimichesistema: parte di universo studiata.

• Aperto: scambia calore e materia.
• Chiuso: scambia solo calore.
• Isolato: non scambia né calore né materia.

Processo esotermico: processo che obera calore e lo trasferisce all’ambientees. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O + EnergiaH₂O (g) → H₂O (l) + Energia.

Processo endotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al sistema dall’ambientees. energia + 2 HgO (s) → 2 Hg (k) + O₂ (g).

Termodinamica: studio scientifico della interconversione del calore e delle altre forme di energiafunzioni di stato: proprietà determinate dallo stato del sistema, indipendenti dal momento e da come viene raggiunto∆E = E_P = E_iex energia, pressione, volume, temperatura.

1° principio della termodinamica

L’energia può essere convertita da una forma all’altra ma non può essere né creata né distrutta∆Esistema = ∆quinterno = 0∆Esistema = - ∆E_ambiente∆Einterna = q + W lavoroq = caloreL = - P∆V variazione di volumeupres,sione-Ρlavoro fatto da sistema su ambienteΆ −lavoro fatto da ambiente a sistema +processo endotermico +processo esotermico -Lavoro compiuto su sistema.

w = ∫ F dx (forza = ad struttura)w = - ∫ P dVF · dx = F · dP dV = F dx = F S dx = F dL'e lavoro non è una funzione di stato, mentre le calorie perché dipendono dal percorso fattoValore nettoLavoro per processi diversiIl lavoro dipende dal tipo di processo.

1. Espansione libera nel vuoto.
2. Espansione a pressione costante (isobara).
3. Processo isocoro (volume costante).
4. Espansione isoterma reversibile di un gas ideale.

1. Espansione libera nel vuoto.

w = - ∫ P_ext dVd w = -p_ext dVw = 0 (=> w = 0)il gas non compie lavoro.

2. Espansione a pressione costante.

w = - ∫ P_ext Δv = - P_ext (v_f - v_i)w = - P_ex Δv.

3. Processo isocoro.

w = - ∫ P_ex Δv = 0 => w = 0 (volume non cambia).

4. Processi reversibili a temperatura costante.

Ogni evento inversibile corrisponde con cambiamento infinitesimo di una variabileProcesso in equilibrio con l'ambienteIrreversibili chimiciRichiedono un tempo finitoEspansione reversibile:Espansione irreversibile tra serie e parallele => 0:alog(v₂/v₁)w = - P_ext Δvw ex is dis isespansione isoterma reversibile:lavoro (costante)energia costantequindi q=w q=nrTw=-nRT ln(V₂/V₁) = -nRT ln (p_i/p_f).

Entalpia

Entalpia=U+PV(funzione di stato poiché somma di funzioni di stato)pressione costante:ΔE=DH+PDV, VDPDH=ΔE+PDV=q-PDV+PDV=q ➔ DH=q_pentalpia coincide con calore assorbito o ceduto d'altrondeterza funzione di entalpia: in un ciclo deve essere zeroΔH_prodotti=ΔH_reagentisi calcola: assorbito o ceduto, a pressione costantereazione esotermica ΔH0condizioni normali: 0°C e 1 atmcondizioni standard: 25°C e 1 atm.

Equazioni termodinamiche

Coefficienti stechiometrici si riferiscono sempre al numero di molies: H₂O (l) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj x 1 molegli stati di vapore devono sempre essere pezziolariH₂O (l) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj x 0,5 moleH₂O (s) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj x 0,5 molein quanto ossida si sviluppa quando 26 g di fosforo bianco (Fe) bruciano nell'ossigeno?

P₄(s) 0,1 P₄(s) ➔ P₄O₁₀(s) 1 mole P₄(s) ➔ ΔH=-3013 Kj26 g = x 4 x mole 3013 Kj ➔ -3013 Kj123,8 g X mole➔ 1 mole P₄Energia ed entalpia di formazione per Calore Rivoluzione di volume ( fatto dal gas) PDVP₁ atm = 101,33 KjDH = ΔE + ΔngasRT.

Calore specifico e capacità termica

Calore specifico: quantità di calore richiesto per aumentare la temperatura di una determinata quantità di una sostanza di un grado Celsius (dipende dalle condizioni e dalla F).

Capacità termica: quantità di calore richiesto per aumentare la temperatura di una data quantità della sostanza di un gradoc=Km X q_p=m X c X Δt ➔ C X Δt.

Calorimetro di volume costante: usare reazione di combustione per misurare per quantità di calore esploratoq_r compl ➔ q_p = q_legame ➔(m_{del gas} X q_p) ➔ (m_{del gas} finali) X Δtreazione ➔ neutra costante ➔ q_gas X c_part X Δt.

Calorimetro a pressione costante: q_p = q_c; q_p = q_legame + q_part; q_p = q_part + q_compl ➔ q=0_sΔH = q_part1. Caso G-I A B-C-JScelta arbitraria con l'entalpia standard di formazione come punto di riferimento.

Legge di Hess e dipendenza dalla temperatura

L'entalpia standard di formazione è la variazione di calore che si verifica quando una mole di composto è formato dai suoi elementi alla pressione di 1 atm.

L'entalpia standard di formazione di qualsiasi elemento nella sua forma stabile è zero. L'entalpia standard di reazione di una reazione fatta avvenire a 1 atm è data da: Legge di Hess: Le entalpie di reagenti sono convertiti in prodotti per variazione di entalpia e legge di stato sono convertiti in entalpia prodotti passando attraverso una serie.

L'entalpia di reazione è calore generato o assorbito quando una certa quantità di reagente viene dissolto in una certa quantità di solvente.

Dipendenza dei calori di reazione dalla temperatura Integrando si ha conPer una variazione di temperatura da a a bconsiderando i calori di entalpia standard: Se la capacità termica dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti l'entalpia aumentato con la temperatura.