Termodinamica e cinetica

Termodinamica e cinetica

La termodinamica si occupa delle variazioni energetiche che accompagnano le trasformazioni chimiche e dei trasferimenti di energia da una sostanza ad un’altra. È sempre associata a scambi di energia con l’ambiente (J o cal).

184I1 4(al = ,

Sistemi termodinamici

• I sistemi aperti scambiano sia materia che energia con l’ambiente.
• I sistemi chiusi scambiano energia ma non materia con l’ambiente.
• I sistemi isolati non scambiano né materia né energia con l’ambiente.

Il sistema è la porzione di spazio che rappresenta l’oggetto dello studio.

Ⓙ L’ambiente è la parte che circonda il sistema.

Ⓙ L’insieme di sistema e ambiente costituisce l’universo termodinamico.

Calore di reazione e variazione di entalpia

⓮ St le reazioni che assorbono energia, le reazioni che liberano energia sono reazioni endoergoniche, reazioni esoergoniche.

EREAGENTIEREAGENTI EE PRODOTPRODOTTI

Le reazioni che sviluppano calore sono reazioni esotermiche; le reazioni che assorbono calore sono reazioni endotermiche.

H H H<H REAGENTI READENTI>PRODORIPRODOTAH AH>0<0 CRODOTIREAGENTI HH AA 14 PRODOMII *READERTI di coordinata reazione coordinata di reazione.

Entalpia (H)

Per esprimere le variazioni termiche si fa ricorso all’entalpia, che indica il contenuto termico (energia totale) del sistema. Il calore assorbito o sviluppato dal sistema, detto calore di reazione, è uguale alla variazione di entalpia della reazione.

AH= &QH -Hreagenti Atprodotti · M C= ..=

Dato che l’entalpia è una funzione di stato, per la legge di Hess ΔHD di una reazione dipende solo dagli stati iniziali e finali.

Spontaneità delle reazioni chimiche

Spesso le reazioni esotermiche sono spontanee.

Entropia

Il segno della variazione entalpia dipende anche dalla temperatura e dalla variazione di ΔS del sistema, funzione di stato che misura il grado di disordine di un sistema.

Equazione di Gibbs ASDH -TAPA ·=

È una reazione spontanea se è caratterizzata da una diminuzione di energia libera, ovvero se l’energia libera dei prodotti è minore dell’energia libera dei reagenti.

• ΔG > 0: una reazione non spontanea si dice endoergonica.
• ΔG < 0: una reazione spontanea è detta esoergonica.
• ΔG = 0: una reazione all’equilibrio.

Cinetica chimica

Teoria delle collisioni

&DGA BBryc+ +1.

1. È necessario che A e B si urtino: la velocità di una reazione è proporzionale al numero di collisioni secondo tra le molecole reagenti.

2. L’urto deve essere efficace energeticamente e spazialmente: perché l’urto sia efficace e i legami tra le particelle reagenti possano rompersi, devono collidere con un orientamento reciproco opportuno. Esiste un’energia di soglia al di sotto della quale l’urto non è seguito dalla formazione dei prodotti di reazione che prende il nome di energia di attivazione (Ea) e corrisponde all’energia minima richiesta per la formazione del complesso attivato.

Il complesso attivato è un aggregato di atomi a vita infinitesima in cui si stanno rompendo i vecchi legami e si stanno formando i nuovi nuovi legami. Il momento della reazione in cui si forma il complesso attivato viene viene detto stato di transizione affinché la rea