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CHIM-TERMODINAMICA, CINETICA DELLE REAZIONI ED EQUILIBRIO CHIMICO CAP. 6,…
CHIM-TERMODINAMICA, CINETICA DELLE REAZIONI ED EQUILIBRIO CHIMICO CAP. 6
CATALIZZATORI
- sostanza che fanno aumentare la velocità di reazione senza parteciparvi direttamente
- fa aumentare la velocità di reazione abbassandone l'energia di attivazione
EQUILIBRIO CHIMICO
- le reazioni che procedono fino al completo esaurimento dei reagenti sono considerate irreversibili e sono dette reazioni a completamento.
- spesso però le reazioni non sono a completamento perchè i prodotti, una volta formati, possono reagire tra loro per riformare i reagenti.
- le reazioni che avvengono in entrambe le direzioni sono dette reazioni reversibili (due frecce contrapposte tra reagenti e prodotti).
TERMODINAMICA
SISTEMA --> porzione di spazio che rappresenta l'oggetto dello studio.
AMBIENTE --> parte che circonda il sistema
UNIVERSO TERMODINAMICO --> insieme di sistema e ambiente.
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I sistemi termodinamici sono classificati in: aperti, chiusi o isolati.
I sistemi chiusi scambiano energia con l'ambiente, ma non materia.
ES: bottiglia di acqua chiusa.
I sistemi aperti scambiano sia materia che energia con l'ambiente.
ES: bottiglia di acqua con il tappo aperto.
I sistemi isolati non scambiano ne materia ne energia con l'ambiente.
ES: liquido contenuto in un thermos.
Per esprimere le variazioni termiche che accompagnano una reazione --> i chimici ricorrono a una funzione chiamata ENTALPIA (H) che indica il contenuto termico del sistema. Il calore (Q) assorbito o sviluppato dal sistema è uguale alla variazione di entalpia (ΔH) della reazione -->
ΔH = Hprod - Hreag = Q
In una reazione esotermica Hprod < Hreag quindi ΔH < 0
In una reazione endotermica Hprod > Hreag quindi ΔH > 0
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Le reazioni esotermiche sono spesso spontanee. La spontaneità di una reazione dipende da ΔH, dalla temperatura T e dalla variazione di entropia del sistema ΔS.
Tra i tre parametri ΔH, T, ΔS esiste una relazione espressa dall'equazione di Gibbs che indica l'andamento dell'energia libera, ΔG:
ΔG = ΔH - TΔS
dove T è la temperatura alla quale avviene la reazione.
La spontaneità dipende dal segno della variazione di energia libera. è spontanea se c'è una diminuzione di energia libera, ovvero se l'energia libera dei prodotti è minore di quella dei reagenti.
Si verificano 3 casi:
è il ramo della chimica che si occupa della velocità delle reazioni chimiche. Poggia sulla teoria delle collisioni
Teoria delle collisioni -->
- affinché due reagenti reagiscano è necessario che si urtino --> la teoria delle collisioni afferma che la velocità di una reazione è proporzionale al numero di collisioni per secondo tra le molecole reagenti.
- l'urto deve essere però efficace energeticamente e spazialmente --> i due reagenti devono collidere con un orientamento reciproco opportuno. Esiste infatti un'energia di soglia al di sotto della quale l'urto tra i due non produce i prodotti della reazione --> questa energia si chiama energia di attivazione (Ea).
Si occupa delle variazioni energetiche che accompagnano le trasformazioni chimiche e dei trasferimenti di energia da una sostanza un'altra.
Infatti una trasform. chimica è sempre associata a scambi energetici con l'ambiente. L'energia acquistata o ceduta viene misurata in joule (J) o calorie (cal).
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Le reazioni che liberano energia sono dette reazioni esoergoniche (Ereagenti > Eprodotti)
Le reazioni che assorbono energia sono dette reazioni endoergoniche (Ereagenti < Eprodotti)
Le reazioni che sviluppano calore sono dette reazioni esotermiche.
Le reazioni che assorbono calore sono dette endotermiche.
Il calore è considerato come un reagente della reazione (nelle reaz. endotermiche) o un prodotto della reazione (esotermiche) --> va quindi indicato nell'equazione di reazione. L'equazione diventa così un'equazione termochimica.
ΔH dipende solo dallo stato iniziale e da quello finale --> ha quindi lo stesso valore anche se la reazione avviene attraverso una serie di passaggi intermedi
1. ΔG < 0
La reazione è spontanea e quindi esoergonica o esotermica (spesso se è esotermica è anche esoergonica).
2. ΔG > 0
La reazione non è spontanea e quindi è endoergonica (richiede energia, non è spontanea dal punto di vista termodinamico)
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ENERGIA DI ATTIVAZIONE = energia minima richiesta per la formazione del complesso attivato (insieme di atomi in cui si stanno rompendo i vecchi legami e si formano quelli nuovi).
Il momento in cui si forma il complesso attivato si chiama stato di transizione.
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