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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