La Termochimica

scambi di energia che avvengono durante una reazione chimica - reazione avviene se c'è un vantaggio energetico

in qualsiasi azione si verifica un cambiamento di energia

assorbimento

eccesione

energia si libera

energia viene fornita

ci si riferisce a sistema( porzione di materia che studio) - 3 tipologie di sistema - aperto (scambio di energia e materia), isolato (nè scambio di energia, nè di materia), chiuso (scambio solo di energia)

ci si riferisce ad ambiente (tutto quello che circonda il sistema)

azione esotermica

azione endotermica

quando viene liberato calore

trasferimento di energia da sistema verso ambiente

assorbimento di calore

energia chimica

energia termica

reazione chimica consiste in rottura di legami e nuovi legami che si formano

richiede certa quantità di energia pari a energia di legame

cessione di energia in quantità pari al energia di legame

reazione procede in una direzione che comporta una diminuzione del energia

entra in gioco quando c'è una rottura o una formazione di molecole

è una forma di energia potenziale (natura intima)

un atomo o una molecole possiede questo tipo di energia

immagazzinata nei legami

energia cinetica associata al moto dalle particelle della materia

U = energia interna corrisponde alla somma di energia chimica e energia termica

primo principio della termodinamica

U = costante in un sistema isolato

sono favorite le reazioni esotermiche perché abbassano l'energia potenziale

funzione di stato

variabile che dipende dallo stato iniziale e finale della trasformazione

pressione costante

nel tempo mentre avviene una reazione posso dire che pressione è costante

calore e lavoro

è definito come il contributo di energia trasformata a seguito di una reazione chimica o nucleare e trasferita tra due sistemi o tra due parti dello stesso sistema

non imputabile ad un lavoro o ad una conversione tra due differenti tipi di energia

variazione di energia interna

Indicata con - U l’energia interna di un sistema

il primo principio della termodinamica afferma che: la variazione di energia interna ΔU, che si registra durante una trasformazione, è uguale al calore Q assorbito dal sistema, meno il lavoro W compiuto dal sistema

il simbolo “Δ” indica la variazione

l'energia può essere converita da una forma in un altra ma non può essere né creata né distrutta

sistema e ambiente

sistema - si intende l'oggetto di indagine

ambiente - tutto ciò che circonda il sistema il sistema è l'ambiente

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Le reazioni che avvengono con produzione di calore, cioè trasferiscono energia dal sistema all'ambiente

reazioni che avvengono con assorbimento di
calore dall’ambiente

energia interna

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una grandezza estensiva che corrisponde alla somma dell'energia cinetica e dell'energia potenziale di tutte le particelle che compongono il corpo o il sistema

il calore di reazione

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variazione di energia interna di un sistema (ΔU) dipende dal numero di legami spezzati e da quello di legami formati, e dalla forza dei legami di reagenti e prodotti

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variazione di energia interna di un sistema chimico è uguale al calore Qv scambiato a volume costante

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A pressione costante, per calcolare la quantità di calore prodotta da una reazione che forma gas, si utilizza la variazione del entalpia

entalpia

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in un sistema chimico la variazione di entalpia ΔH è uguale al calore Qp scambiato a pressione costante

Q = ΔH = Hprodotti – Hreagenti

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una funzione di stato, quindi ΔH dipende dall'entalpia dello stato iniziale e dello stato finale e non dal percorso fatto

entalpia standard di formazione

la variazione di entalpia relativa alla reazione di formazione di una mole di sostanza a partire dagli elementi quando si trovano nel loro stato standard

∆H°ƒ

Le legge di Hess

la variazione di entalpia di una trasformazione chimica costituita da più stadi (reazioni) è data dalla somma algebrica delle variazioni di entalpia di ciascun singolo stadio

per calcolare le entalpie

ΔH resta invariato sia che la reazione si svolga in un unico stadio sia che si svolga in più stadi

permette di calcolare calore di reazione

reazione spontanea

quando avviene senza interventi esterni

possono essere sia esotermiche sia endotermiche

procedono sempre verso l'aumento di disordine, ovvero verso la dispersione di energia e materia

reazione non spontanea

il cambiamento nell'energia libera di Gibbs è positivo

Assorbono energia dall'ambiente

aumentano l'energia totale del sistema

entropia

è una grandezza che misura
il livello di dispersione dell’energia

J/K

stato liquido ha entropia maggiore di quello
solido

quello gassoso ha entropia più elevata
dello stato liquido

maggiore quando è più libero il movimento di particelle

disordine e ordine di un sistema

particelle ordinate e particelle che sono sparse nel sistema

secondo principio della termodinamica

secondo il quale molti eventi termodinamici sono irreversibili

ad esempio il passaggio di calore da un corpo caldo ad un corpo freddo

qualsiasi processo naturale va nella direzione che permette al mio sistema di aumentare la disordine

misura il grado di disordine delle particelle che costituiscono un sistema

numero diverso di posizione che ciascuna particella può assumere in un sistema

legge di Bolzmann = costante di Bolzmann x logaritmo naturale x numero di microstati possibili

dispersione di energia

è segno di un cattivo isolamento

può essere una delle cause principali per cui la bolletta della luce può essere aumentata improvvisamente

rappresenta un pericolo se di alta intensità

terzo principio della termodinamica

restringe il campo delle trasformazioni termodinamiche ammissibili

Teorema di Nernst

Non è possibile raggiungere lo zero assoluto in un processo termodinamico che coinvolga un numero finito di operazioni

L’energia libera di Gibbs

per rappresentare l'energia libera nelle trasformazioni isotermobariche

determina la spontaneità di una reazione

determina la spontaneità di una reazione

ΔG = ΔH - T ΔS

ΔH - disponibile a compiere lavoro

T - temperatura

ΔS - contributo al ordine del sistema

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