Chimica inorganica - l'energia chimica

Quanto è una unità di energia?

Quanto è 1 Joule?

1 J è l'energia necessaria (il lavoro da compiere) applicando la forza di 1 Newton per spostare un oggetto di 1 m lungo la direzione di applicazione della forza.

Calcoliamo l'energia necessaria per sollevare ad 1 m da terra un oggetto con una massa di 1 kg:

La forza necessaria per compiere una tale operazione è:

F = m x a = 1 kg x 9,81 m/s² = 9,81 N

Quanto è 1 Joule?

F = m x a = 1 kg x 9,81 m/s² = 9,81 N

Se lo spostamento è di un metro il lavoro svolto (l'energia spesa) è:

E = F x d = 9,81 N x 1 m = 9,81 J

In pratica con 1 J si può alzare la massa di circa 1 kg per 0,1 m oppure una massa di 0,1 Kg per circa 1 m.

Difetto di massa quando i nucleoni (protoni e neutroni) fanno parte del nucleo hanno massa minore rispetto a quando sono liberi e in stato di quiete.

La massa che i nucleoni perdono è uguale all'energia con cui sono legati nel nucleo.

E = mc²

velocità della luce, 3 x 10⁸ m/s². 8 -1

Difetto di massa

Esempio: O¹⁶

Massa atomica teorica: 8 protoni + 8 neutroni = 8 x 1,008665 + 8 x 1,007825 = 16,131925

Massa reale: 15,994915

Difetto di massa = 16,131925 - 15,994915 = 0,137010

Per una mole: 0,137010 g mol^-1

Energia = mc = 0,13701 x 10^-3 Kg mol x 9 x 10⁸ m/s² -3 -1 . 16² -2 = 1,23 x 10¹³ J mol^-1

Difetto di massa-Energia Nucleare

Quanto è un Joule: occorre spendere 1 Joule di energia per sollevare un oggetto di 1 Kg di 0.1 m da terra.

Riconsideriamo una mole di atomi di O.16

Abbiamo visto che l'energia contenuta in una mole di nuclei data dal difetto di massa è: 1,23 x 10¹³ J

Occorrono circa 2600 J per scaldare e vaporizzare 1 g di acqua.

L'energia contenuta in una mole di O (16 g) sarebbe capace di vaporizzare circa 4730 tonnellate d'acqua

Difetto di massa-Energia Nucleare

Per produrre energia si bruciano combustibili fossili sostanzialmente costituiti da molecole contenenti C ed H. Mediamente si osserva che:

Combustione C

==> 4x10 J per mole di C5Energia Nucleare ==> 1,23x10 J per mole di O13

1616 g di O contiene potenzialmente un’energia16equivalente alla combustione di 369000 Kg di C.