Chimica generale - il calore di reazione

Calore di reazione o entalpia di reazione

Si definisce calore di reazione la quantità di calore scambiato tra un sistema ed il suo intorno quando avviene una reazione chimica all'interno del sistema a pressione costante.

Il calorimetro a combustione

ΔH a pressione costante: = H_finale - H_iniziale

Reazione endotermica

ΔH > 0

• ΣH_prodotti > ΣH_reagenti
• Reazione che acquista calore dall'ambiente

Il calore acquistato dall'ambiente, per convenzione, è positivo:

Reazione esotermica

ΔH < 0

• ΣH_prodotti < ΣH_reagenti
• Reazione che cede calore all'ambiente

Il calore ceduto all'ambiente, per convenzione, è negativo.

Variazione di entalpia

Per ogni cambiamento di stato fisico e per ogni reazione chimica è possibile determinare la variazione di entalpia:

H₂O(l) → H₂O(g) ΔH = + 44 kJ

H₂O(g) → H₂(g) + ½ O₂(g) ΔH = + 242 kJ

H₂O(l) → H₂(g) + ½ O₂(g) ΔH = + 286 kJ

Germain Henri Hess

Ginevra, 1802 — San Pietroburgo, 1850

L'entalpia è una funzione di stato. In accordo con la Legge di Hess è possibile determinare la variazione di entalpia anche per ogni reazione chimica o cambiamento di stato che non si può misurare facilmente.

Poiché i valori di ΔH dipendono dalla temperatura e dalla pressione, i dati tabulati sono riportati per lo stato standard [p = 1 bar, T = 25°C].

Variazione di entalpia standard di reazione

Quando in una reazione tutti i reagenti e i prodotti sono nei loro stati standard e nelle condizioni standard, la variazione di entalpia è nota come variazione di entalpia standard di reazione.

La variazione di entalpia per la reazione di formazione di una mole di composto direttamente dagli elementi è detta entalpia molare di formazione.

∑ΔH_c^o = ∑ΔH_f^o - ∑ΔH_r^o

Reazioni chimiche e entalpie di formazione

Le entalpie standard di formazione per gli elementi nei loro stati standard sono uguali a zero:

C + O₂ = CO₂ ΔH = -393,5 kJ

CO + ½ O₂ = CO₂ ΔH = -283 kJ

Sottraendo...

C + ½ O₂ = CO ΔH^o = -110,5 kJ

Energia di legame

Una applicazione della Legge di Hess: energie di legame per stimare i calori di reazione.