Riassunto esame elementi di chimica, prof Fessas

CALORE

Il calore è una forma di energia in transito misurata in Joule. I Gradi di Libertà di una molecola sono le componenti

energetiche indipendenti associati al moto dei suoi atomi. Questi gradi possono essere coordinati o scoordinati.

CHIMICA FISICA FESSAS

Il PRINCIPIO DI EQUIPARTIZIONE DELL'ENERGIA attribuisce ad ogni grado di libertà un contributo all'energia

totale della molecola pari a 1/2 kT (dove k è la costante di Boltzmann e T è la temperatura assoluta). Quindi più i

gradi di libertà, più si scambia energia. Per scambiare energia ho bisogno di calore e lavoro. Se do solo calore

fornisco energia scoordinata, se con lavoro energia coordinata.



dU=Q+W dU=Q-PdV

Per controllare DU pongo DV=0, quindi a volume costante. Così, l’energia interna è uguale al calore. Dato che S è

difficile da trovare, userò P, V, T, n. Ne scelgo 3 e ne mantengo costante una.

Ad esempio, a volume costante avrò: 3

Cv= capacità termica a V costante che non si riferisce ad una massa, se si riferisce ad una massa si definisce calore



specifico. Quindi con dV e dU=0 ho che dU= Cv*dT

Con dP=0 e dU=0 non uso più il calore specifico Cv ma la Cp( capacità termica a P costante) e l’entalpia H.

dH=Cp*dT dH=Q

CHIMICA FISICA FESSAS

GAS IDEALE

Legge di Dalton: se non ci sono interazioni, il contributo dato dall’insieme è lo stesso dato dal singolo.

Supponiamo che in un gas ideale le molecole non possano interagire tra loro, solo fare urti elastici.

Per la legge di Dalton avrò che la pressione del singolo a è data da Pa=Xa*Ptot, dove Xa è la frazione molare

(numero di moli di un componente rispetto al numero di moli totale).

VEDI QUADERNO

LA LEGGE DI HESS

Poichè la funzione entalpia, H, ammette un differenziale esatto, la sua variazione finita dipende solo dallo stato finale

e dallo stato iniziale del sistema, ma non del cammino percorso. 4

Ciò vale anche quando si consideri una reazione chimica, che infatti equivale ad un processo da uno stato 1

(reagenti) ad uno stato 2 (prodotti). Abitualmente le reazioni chimiche si osservano e si studiano in condizioni di

pressione costante: il calore scambiato tra sistema, nel quale avviene la reazione, e ambiente circostante equivale al

H di reazione. (Uno studio corretto della reazione chimica richiede che anche la temperatura del sistema resti

costante).Quando, a partire dallo stesso stato di reagenti, è possibile raggiungere lo stato dei prodotti secondo più

vie, la legge di Hess predice che il H di reazione non cambia.



Funzione di Gibbs G=H-TS, se spontaneo il fenomeno ho dG<0, se in equilibrio dG=0 (con P e T costanti).

dG= dH-TdS-SdT

E’ anche questa una funzione di stato, ricavabile quindi mediante derivate parziali in T, P e n. In funzione di T, trovo –



S, in funzione di P, trovo V, in funzione di n, trovo µ (potenziale chimico). dG= VdP-SdT+µdn

Quindi la formula sopra, con un solo componente diventa dG=VdP-SdT



Con P costante dG=-SdT isobara



Con T costante dG=VdP isoterma

ΔG= Gprodotti-Greagenti

SPECIFICHE 

Se ho un solo componente componente puro



Sistema chiuso dn=0



T costante dt=0  

E quindi ho dG=VdP PV=RTN dG=nRTdP/P

G(P2)/N – G(P1)/N = ΔG(per ogni mole)= RTln(P2/P1)

 

Gm= gmolare Gm(p2)-Gm(p1)=RTln(P2/P1) Gm(p2)=Gm(p1)+RTln(p2/p1)

Se pongo P1=1atm ottengo Gm(p)=GmΘ +RTln(P/atm)

Θ=standard, se pongo solo un trattino sopra significa ‘molare’.

Presa una funzione, se mantengo tutto costante tranne il numero di moli, la derivata di questa funzione è definita

‘proprietà parzialmente molare’:

Ciò nasce dal fatto che le variabili sono tutte estensive, e vale dunque il teorema di Eulero: