Termodinamica

Relazione tra entalpia e energia interna

ΔHse <0, l'equazione Hp-Hr da come risultato un valore negativo, quindi necessariamente Hr deve avere un valore più alto di Hp. Questo significa che nel passaggio da reagenti a prodotti, i prodotti si trovano ad avere nel loro legame un'energia minore. Dato che l'energia si conserva, l'energia che era nei legami dei reagenti va in parte nei prodotti e in parte viene dispersa sotto forma di calore. Queste reazioni vengono dette esotermiche o esoergoniche.

Nel caso contrario, dove H>0, Hp - Hr da un valore maggiore di zero, quindi Hp è maggiore di Hr, cioè i prodotti hanno un'energia superiore dei reagenti. Quindi i reagenti hanno dovuto assumere energia dall'esterno o mediante altri meccanismi in modo da portare i prodotti a un grado di entalpia maggiore. La reazione è detta endoergonica o anche endotermica.

Differenza tra ΔH e ΔU: Per mettere in relazione entalpia e energia interna possiamo sostituire nell'equazione

ΔH = ΔU + ΔPV L'equazione dei gas perfetti in cui PV = nRT → ΔH = ΔU + Δn(gas)RTL L'entalpia in una reazione in cui aumentano le moli di un gas, è diversa dall'energia interna. Dato che se consideriamo la variazione di entalpia di una reazione a stati diversi (ad esempio liquido e poi gassoso) l'entalpia cambia, possiamo dire che la differenza di entalpia cambia a seconda dello stato a cui avviene la reazione. Per questo motivo si considera l'entalpia di reazione e di formazione standard, ovvero, l'entalpia calcolata quando i reagenti e prodotti si trovano allo stato standard (nella forma più stabile alla pressione di 1 bar). ΔHf°: è la variazione di entalpia che accompagna la formazione di una quantità di quella sostanza a partire dai suoi componenti elementari, al loro stato standard. Tutti gli elementi nel loro stato standard, quindi puri nella forma più stabile alla temperatura di

interesse e alla pressione distato-standard, hanno zero come valore di entalpia diformazione standard. Così per esempio l'ossigeno nello stato digas, il carbonio nello stato solido di grafite, ecc. L'entalpia diformazione standard è negativa se la reazione di formazione delcomposto è esotermica, mentre è positiva se la reazione diformazione del composto è endotermica.

Δhr°: è l'entalpia di reazione quando i reagenti nei propri stati standard si convertono inprodotti nei propri stati standard.

4LLLLL L L LLLL L LLL -LLLLLLL :Il calore richiesto per decomporre una sostanza è uguale al caloresviluppato nella sua formazione. Si inverte semplicemente il segno dellaΔH.

LLLLL L L LLLL :Il calore sviluppato in un processo chimico a pressione costante èindipendente dal fatto che il processo avvenga in uno o più stadi.(combinazione delle entalpie di reazione)

secondo parametro: ENTROPIA 2° PRINCIPIO

DELLA TERMODINAMICA.

Viene definita come il grado di disordine del sistema. Supponiamo di avere NaCl in forma solida; l'NaCl possiede un certo grado di disordine che viene indicato come S dei reagenti. Quando sciogliamo l'NaCl in acqua, il grado di disordine aumenta perché le particelle non sono più attaccate tra di loro ma tendono ad espandersi nella soluzione acquosa. L'entropia dell'universo o di qualsiasi sistema isolato aumenta sempre. La differenza di entropia viene calcolata come: S prodotti - S reagenti, ci dà un'informazione circa il grado di disordine che ha portato la reazione. Nelle reazioni chimiche spontanee aumenta il disordine, tuttavia la spontaneità di una reazione non ha niente a che vedere con la velocità di reazione, in quanto un processo può richiedere moltissimo tempo anche se spontaneo (avviene senza bisogno di nessun intervento dall'esterno), ad esempio la conversione del diamante in grafite è

spontanea maestremamente lenta. Solitamente nelle reazioni che avvengono in maniera isolata e spontanea con ΔS>0; quindisi vede che il grado di disordine tende sempre ad essere maggiore di quello dei reagenti. In casi particolari possiamo costringere il sistema a passare da uno stato più disordinato a uno più ordinato così da ottenere un ΔS<0. terzo parametro: ENERGIA LIBERA DI GIBBS 3° PRINCIPIO→ questo parametro in realtà non è nuovo, ma mette in relazione l'entalpia e l'entropia. Gibbs elaborò questa formula sia per i reagenti che per i prodotti, cioè introdusse il concetto di energia libera indicata con G. Definì G come energia di legame- temperatura a cui avviene la reazione per l'entropia. Se ci pensiamo questo ha senso in quanto è come se andassimo a fare la somma delle energie che possiedono gli agenti. Hr sarà l'energia contenuta dei legami, Sr sarà il grado di entropia.

Ovviamente l'entropia è correlata alla temperatura; se aumentiamo la temperatura aumentiamo anche il grado di disordine perché diamo alle particelle energia per potersi muovere tra di loro. La formula più usata anche in questo caso è la variazione di energia libera.