Riassunto esame Chimica generale e inorganica, Prof. Righi Lara, libro consigliato Chimica + Fondamenti di chimica generale, Kotz

Calore e Calore Specifico

Il calore è l'energia trasferita dal o al sistema a causa di una differenza di temperatura tra sistema e ambiente. Nei processi esotermici il calore è trasferito dal sistema all'ambiente, mentre nei processi endotermici il calore è trasferito dall'ambiente al sistema.

Il calore specifico è il calore necessario per aumentare di un grado un'unità di massa di sostanza. È detto anche capacità termica specifica e dipende dalla sostanza e dal suo stato di aggregazione.

La capacità termica specifica di una sostanza è la quantità di energia necessaria ad innalzare di un grado la temperatura di un grammo della sostanza. Più è bassa, più è facile scaldare una sostanza, più è alta più è difficile.

I trasferimenti di calore sono fenomeni di trasporto in cui è coinvolta energia termica tra due sistemi termodinamici. Conoscendo il calore specifico di una sostanza, è possibile calcolare la quantità di calore trasferita durante un processo di riscaldamento o raffreddamento.

interna è indipendente dal cammino seguito dal processo – non è possibile misurare energie interne assolute, solo variazioni di energia interna – q e w non sono funzioni di stato un sistema isolato DU=0 → il sistema non scambia calore (q=0) né lavoro (w=0)

TIPOLOGIE DI SCAMBI TERMICI

A VOLUME COSTANTE → RISCALDAMENTO

A PRESSIONE COSTANTE → RISCALDAMENTO ENTALPIA

L'entalpia non è una funzione di stato che discende, come l'energia interna, da considerazioni di tipo logico relativamente agli scambi energetici di un sistema, ma è una funzione di stato definita arbitrariamente e costruita secondo la seguente relazione:

La funzione di stato Entalpia H, la cui variazione ΔH è pari al calore di reazione qp misurato a pressione costante. Ciò significa che la misura del calore di reazione effettuata a pressione costante permette di ottenere direttamente le variazioni di entalpia.

Anche per l'entalpia non è

La funzione di stato dipende dai valori assunti dalle variabili di stato (P, V, T). Allo scopo di standardizzare i dati si è quindi convenuto di misurare il calore scambiato alla pressione costante di 1 atmosfera e alla temperatura di 25°C. Le variazioni di entalpia misurate in tali condizioni sono dette standard ed indicate come ΔH°. Inoltre, poiché non è possibile assegnare un valore assoluto all'entalpia dei diversi composti chimici in condizioni standard (1 atm e 25°C), si è convenuto di prendere come stato entalpico di riferimento, assegnando loro H° = 0, gli elementi chimici nel loro stato standard. In tal modo la variazione di entalpia che intercorre nella reazione di sintesi di un composto a partire dai suoi elementi costituenti può essere convenzionalmente assunta come entalpia di formazione del composto stesso. Le entalpie di formazione standard di molti composti si trovano tabulate assieme ai ΔH° di combustione.

ai ΔH° di fusione, ai ΔH° di evaporazione etc. I valori di entalpia tabulati per i diversi composti possono essere utilizzati per calcolare i calori di reazione di trasformazioni chimiche anche molto complesse. Le regole di combinazione delle entalpie dei vari composti nelle trasformazioni chimiche sono dettate dalle due leggi della termochimica: la legge di Lavoisier-Laplace e la legge di Hess.

LEGGE DI HESSA: P costante la quantità di calore sviluppata in una reazione chimica è costante, sia che la reazione avvenga direttamente sia che avvenga attraverso stadi diversi.

STATO GASSOSO: Lo stato di aggregazione di una sostanza, solido, liquido o aeriforme, dipende, oltre che dal tipo e dall'intensità delle forze intermolecolari, dai valori che assumono la pressione P, la temperatura T ed il volume V. Per questo motivo tali grandezze sono dette variabili di stato. Nello stato gassoso le distanze tra le molecole risultano molto elevate, poiché

Le particelle possiedono energia cinetica sufficiente a vincere le forze di attrazione intermolecolari e sono perciò in grado di separarsi. Il moto caotico delle particelle allo stato gassoso determina il fenomeno della diffusione, per il quale un gas occupa sempre tutto lo spazio a sua disposizione e presenta per questo motivo forma e volume del recipiente che lo contiene.

Il Volume è definito come la porzione di spazio occupata da un corpo. Esso viene misurato in m³ ed in chimica, più spesso in litri (L).

La Temperatura misura la capacità di un corpo di dare sensazioni di caldo e freddo. Più precisamente essa è una misura dell'energia cinetica media delle particelle che costituiscono un corpo.

DIFFUSIONE DEI GAS: GAS PERFETTO

Un gas perfetto è un gas ideale in cui gli urti delle particelle sono perfettamente elastici, ciascuna particella non occupa virtualmente volume (particella puntiforme) e non vi sono forze intermolecolari che vincolino in

alcun modo il motodelle molecole. È evidente che un gas perfetto in realtà non esiste, si tratta solo di un'utile astrazione. Ma in opportune condizioni di rarefazione i gas reali possono avvicinarsi in modo accettabile a tale modello ideale.

LE 4 LEGGI FONDAMENTALI DEI GAS

DI BOYLE: (relazione tra P e V con T costante) → LEGGE

Il volume occupato da una massa gassosa a temperatura costante è inversamente proporzionale alla pressione a cui è sottoposta

DI CHARLES: (relazione tra V e T con P costante) → LEGGE

Il volume occupato da una massa gassosa a pressione costante è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta

DI GAY-LUSSAC: (relazione tra P e T a V costante) → LEGGE

La pressione esercitata da una massa gassosa a volume costante è direttamente proporzionale alla temperatura assoluta

DI AVOGADRO: (relazione tra moli e temperatura) → LEGGE

Volumi uguali di gas diversi, a pressione e temperatura costanti, contengono un uguale numero

di particelle P V = n R

TEQUAZIONE DI STATO DEI GAS PERFETTI →COSTANTE UNIVERSALE DEI GAS :DI DALTON: Quando due o più gas vengono mescolati in un recipiente,→LEGGEsenza che tra essi avvenga alcuna reazione, la pressione totale esercitata dallamiscela gassosa è uguale alla somma delle pressioni che ciascun componente lamiscela eserciterebbe se occupasse da solo tutto il recipiente (pressione parzialedel componente)

EQUAZIONE DI VAN DER WALLS:

TEMPERATURA DI BOYLE

FATTORI DI COMPRIMIBILITA E TEMPERATURA

STATO LIQUIDO

Nello stato liquido le distanze tra le molecole risultano estremamente ridotte. Le particelle possono infatti, considerarsi praticamente addossate le une alle altre, poiché la loro energia cinetica non è sufficiente a vincere le forze di attrazione intermolecolari. Le forze intermolecolari che agiscono sulle particelle di un liquido non sono comunque abbastanza elevate da trattenere le molecole ai vertici di un reticolo cristallino, come avviene

liquido assume la forma del contenitore

Alta prova macroscopica del moto microscopico delle particelle è costituita dal moto browniano. Se sospendiamo delle particelle molto piccole sulla superficie di un liquido, si vede che queste particelle hanno un moto causale, non stanno ferme ma si muovono sulla superficie del liquido. Questo susseguirsi di posizioni (rappresentate nella immagine) vuole rappresentare il moto causale della particella rossa che sulla superficie del liquido si sta muovendo. Questo movimento è dato dal risultato dagli urti della particella macroscopica con le particelle che costituiscono il liquido. È un moto del tutto causale. Lo studio di questo fenomeno ha una importanza storica elevata perché