Termodinamica chimica

AMBIENTE AMBIENTE

Esotermico

Endotermico

FIGURA 7-4 Reazioni esotermiche ed endotermiche Convenzione per i segni di Q e W

SISTEMA SISTEMA

Q > 0

Q < 0

sis sis

W < 0

W > 0

sis sis

AMBIENTE AMBIENTE

Prima legge della termodinamica

Legge di conservazione dell'energia

L'energia non può essere creata né distrutta

L'energia totale dell'universo è costante

È una legge sperimentale

Unità di misura dell'energia è il joule (J)

1 J equivale a 1 kg . m /s^2

Prima legge della termodinamica

U è l'energia totale del sistema (energia cinetica + energia potenziale)

Convenzioni per i segni di q e w.

U è chiamata anche energia interna

∆U = Q - (∆U = U - U)

U è una funzione di stato

∆ U = Q - W Espansione isoterma nel vuoto

W = P∆V = 0

esp∆U = Q v ∆ U = Q - W

W = P∆V = 0

espT = cost.

Q = 0

∆ U = 0

Q è una funzione di stato

La funzione di stato Entalpia

Le reazioni chimiche avvengono

generalmente a pressione costante

Il calore assorbito o ceduto in una trasformazione che avviene a pressione costante è uguale alla variazione di ENTALPIA del sistema

∆H = Qp

∆ ∆U = Q - P VP

P= ∆ ∆Q U +P VP∆ ∆ ∆H = U + P V

FIGURA 7-13 Confronto dei calori di reazione a volume e pressione costanti per la reazione:

2 CO(g) + O2(g) → 2 CO2(g)

∆ ∆ ∆U = H - RT n

Termochimica

Studio dei calori di reazione

Le reazioni chimiche avvengono a pressione atmosferica.

∆H.Il calore di reazione a P cost. è l’entalpia di reazione

L’entalpia di reazione dipende da:

1. Quantità dei reagenti.

2. Stato fisico dei reagenti e dei prodotti.

3. Condizioni iniziali e finali della temperatura e della pressione.

Stato standard

Lo stato standard di un elemento o composto è definito come la forma più stabile della sostanza nello stato fisico che esiste alla pressione di 1 atm e alla temperatura di riferimento (generalmente 298 K).

∆H°Variazione di

Entalpia in condizioni standard

Solidi puri: La forma cristallina stabile a 1 atm (T = 298K)

Liquidi puri: Il liquido a 1 atm (T = 298K)

Gas puri: Il gas a 1 atm (T = 298K)

Soluzioni: Soluzione ideale in cui il soluto abbia concentrazione 1 M

∆H: La quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza dallo stato solido fus ∆Hcristallino allo stato liquido. >0 (riportato alla T di fusione)

∆H: La quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza dallo stato liquido ev ∆Hallo stato gassoso. >0 (riportato alla T di eb.)

∆H: La quantità di calore necessaria per portare una mole di sostanza dallo stato solido subl ∆Hcristallino allo stato gassoso. >0 (riportato alla T di subl.)

Entalpia di formazione (∆H): La variazione di entalpia della reazione di formazione di una mole di composto a partire dagli elementi che lo costituiscono.

Per Entalpia standard di Bromo liquido che vaporizza: