Termochimica

Cr(OH)₂ idrossido di cromo

LiMn⁴O₄ acido permanganico

K₂MnO₃ manganato di potassio

H₄IO₆ acido iodico

Ce₂O₃ sesquiossido di cesio

Cd N₂O₂

(CaHCO₃)₂

Fe₂(CO₃)₃

(NH₄)₂SO₄

NH₄⁺ ione ammonio

(CN)^- ione cianuro

TERMOCHIMICA

L'energia è la capacità di compiere lavoro

• energia radiante: proviene dal sole ed è da fonte primaria di energia sulla terra.
• energia termica: energia associata al moto casuale degli atomi
• energia chimica: energia immagazzinata nei legami chimici
• energia nucleare: energia immagazzinata nell'ammasso di protoni e neutroni nel nucleo
• energia potenziale: energia disponibile in virtù della posizione di un oggetto

CALORE: trasferimento di energia termica fra due corpi a temperature differenti

• temperatura: misura dell'energia termica
• termochimica: studio delle variazioni di calore nelle reazioni chimiche
• sistema: parte di universo studiata
• aperto: scambia calore e materia
• chiuso: scambia solo calore
• isolato: non scambia né calore né materia

processo esotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al sistema dall'ambiente

ex.

• 2H₂ + O₂ → 2H₂O + Energia
• H₂O(g) → H₂O(l) + Energia

processo endotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al sistema dall'ambiente

ex. energia 2 HgO(s) → 2Hg(g) + O₂ (g)

termodinamica: studio scientifico della interconversione del calore e delle varie forme di energia

funzioni di stato: proprietà determinate dallo stato del sistema, indipendenti dal momento o da come viene raggiunto

ΔE = E_p = E_i

ex. energia, pressione, volume, temperatura

1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

L'energia può essere convertita da una forma all'altra, ma non può essere né creata né distrutta

ΔE_sistema + ΔE_ambiente = 0

ΔE_sistema = -ΔE_ambiente

ΔE_interna = q + W (lavoro)

q = calore

L = -PΔV (variazione di volume)

P (pressione)

Lavoro fatto dal sistema su ambiente

Lavoro fatto da ambiente su sistema

processo endotermico -

processo esotermico +

+2 -1

Ca(OH)₂ idrossido di calcio

HMnO₄ acido permanganico

K₂MnO₃ manganato di potassio

H₄IO₆ acido p-iodoso

Cs₂O₃ sescato di cesio

Cu N₂O₂

Co(HC₂O₂)₄

Fe₂(CO₄)₈

(NH₄)₂ SO₄

NH₄⁺ ione ammonio

(CN)^- ione cianuro

TERMOCHIMICA

L’energia è la capacità di compiere lavoro

- energia radiativa: proviene dal sole ed è la fonte primaria di energia sulla

terra.

- energia termica: energia associata al moto casuale degli atomi.

- energia chimica: energia immagazzinata nei legami chimici.

- energia nucleare: energia immagazzinata nel nucleo di protoni e neutroni.

- energia potenziale: energia disponibile in virtù della posizione di un oggetto

CALORE: trasferimento di energia termica fra due corpi a temperature

differenti

temperatura: misura energia termica

termochimica: studio delle variazioni di calore nelle reazioni chimiche

sistema: parte di universo studiata

□ aperto: scambia calore e materia

□ chiuso: scambia solo calore

□ isolato: non scambia né calore né materia

processo esotérmico: processo che obera calore e lo trasferisce all’ambiente

es. 2 H₂ + O₂ → 2 H₂O + Energia

H₂O (g) → H₂O (l) + Energia

processo endotermico: processo nel quale il calore deve essere fornito al

sistema dall’ambiente

es. energia + 2 HgO (s) → 2 Hg (k) + O₂ (g)

termodinamica: studio scientifico della interconversione del calore e delle

altre forme di energia

funzioni di stato: proprietà determinate dallo stato del sistema, indipendenti

dal momento e da come viene raggiunto

∆E = E_P = E_i

ex energia, pressione, volume, temperatura

1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA

L’energia può essere convertita da una forma all’altra ma non può

essere né creata né distrutta

∆Esistema = ∆quinterno = 0

∆Esistema = - ∆E_ambiente

∆Einterna = q + W lavoro

q = calore

L = - P∆V variazione di volume

upres,sione

-⎡lavoro fatto da sistema su ambiente⎦ −

lavoro fatto da ambiente a sistema +

processo endotermico +

processo esotermico -

Lavoro compiuto su sistema

w = ∫ F dx (forza = ad struttura)

w = - ∫ P dV

F · dx = F · d

P dV = F dx = F S dx = F d

L'e lavoro non è una funzione di stato, mentre le calorie perché dipendono dal percorso fatto

Valore netto

Lavoro per processi diversi

Il lavoro dipende dal tipo di processo

1. espansione libera nel vuoto
2. espansione a pressione costante (isobara)
3. processo isocoro (volume costante)
4. espansione isoterma reversibile di un gas ideale

1. espansione libera nel vuoto

w = - ∫ P_ext dV

d w = -p_ext dV

w = 0 (=> w = 0)

il gas non compie lavoro

2. espansione a pressione costante

w = - ∫ P_ext Δv = - P_ext (v_f - v_i)

w = - P_ex Δv

3. processo isocoro

w = - ∫ P_ex Δv = 0 => w = 0 (volume non cambia)

4. processi reversibili a temperatura costante

• Ogni evento inversibile corrisponde con cambiamento infinitesimo di una variabile
• Processo in equilibrio con l'ambiente
• Irreversibili chimici
• Richiedono un tempo finito

Espansione reversibile:

Espansione irreversibile tra serie e parallele => 0:

alog(v₂/v₁)

w = - P_ext Δv

w ex is dis is

espansione isoterma reversibile:

lavoro (costante)

energia costante

quindi q=w q=nrT

w=-nRT ln(V₂/V₁) = -nRT ln (p_i/p_f)

ENTALPIA=U+PV

(funzione di stato poiché somma di funzioni di stato)

pressione costante:

ΔE=DH+PDV, VDP

DH=ΔE+PDV=q-PDV+PDV=q ➔ DH=q_p

entalpia coincide con calore assorbito o ceduto d'altronde

• terza funzione di entalpia: in un ciclo deve essere zero
• ΔH_prodotti=ΔH_reagenti
• si calcola: assorbito o ceduto, a pressione costante
• reazione esotermica ΔH0

condizioni normali: 0°C e 1 atm

condizioni standard: 25°C e 1 atm

EQUAZIONI TERMODINAMICHE

• coefficenti stechiometrici si riferiscono sempre al numero di moli
• es: H₂O (l) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj
• x 1 mole

• gli stati di vapore devono sempre essere pezziolari
• H₂O (l) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj
• x 0,5 mole
• H₂O (s) ➔ H₂O (g) ΔH=6,01 Kj
• x 0,5 mole

in quanto ossida si sviluppa quando 26 g di fosforo bianco (Fe) bruciano nell'ossigeno?

P₄(s) 0,1 P₄(s) ➔ P₄O₁₀(s) 1 mole P₄(s) ➔ ΔH=-3013 Kj

26 g = x 4

x mole 3013 Kj ➔ -3013 Kj

123,8 g X mole

➔ 1 mole P₄

Energia ed entalpia di formazione per Calore Rivoluzione di volume ( fatto dal gas) PDV

P₁ atm = 101,33 Kj

DH = ΔE + ΔngasRT

CALORE SPECIFICO:

quantità di calore richiesto per aumentare la temperatura di una determinata quantità di una sostanza di un grado Celsius (dipende dalle condizioni e dalla F)

CAPACITÀ TERMICA:

quantità di calore richiesto per aumentare la temperatura di una data quantità della sostanza di un grado

c=Km X q_p=m X c X Δt ➔ C X Δt

calorimetro di volume costante:

usare reazione di combustione per misurare per quantità di calore esplorato

q_r compl ➔ q_p = q_legame ➔

(m_{del gas} X q_p) ➔ (m_{del gas} finali) X Δt

reazione ➔ neutra costante ➔ q_gas X c_part X Δt

calorimetro a pressione costante:

q_p = q_c; q_p = q_legame + q_part; q_p = q_part + q_compl ➔ q=0_s

ΔH = q_part

1. Caso G-I A B-C-J

Scelta arbitraria con l'entalpia standard di formazione come punto di riferimento.

L'entalpia standard di formazione è la variazione di calore che si verifica quando una mole di composto è formato dai suoi elementi alla pressione di 1 atm.

L'entalpia standard di formazione di qualsiasi elemento nella sua forma stabile è zero.

L'entalpia standard di reazione di una reazione fatta avvenire a 1 atm è data da:

LEGGE DI HESS: Le entalpie di reagenti sono convertiti in prodotti per variazione di entalpia e legge di stato sono convertiti in entalpia prodotti passando attraverso una serie

• L'entalpia di reazione è calore generato o assorbito quando una certa quantità di reagente viene dissolto in una certa quantità di solvente.

DIPENDENZA DEI CALORI DI REAZIONE DALLA TEMPERATURA

• Integrando si ha con

Per una variazione di temperatura da a a b

considerando i calori di entalpia standard:

Se la capacità termica dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti l'entalpia aumentato con la temperatura.