16) Termochimica (cap.6) Flashcards
Che cos’è la termochimica?
È quella parte della termodinamica che si occupa della produzione e dell’assorbimento di energia sotto forma di calore nei processi chimica
Che cos’è l’ambiente e che cos’è il sistema?
Il sistema è quella parte dell’universo la cui trasformazione vogliamo studiare e osservare, nel momento in cui definiamo il sistema ogni altro elementi pertinente alla trasformazione costituisce l’ambiente.
Il sistema è istituito dagli elementi che reagiscono in una reazione, tutto il resto costituisce l’ambiente, quindi il recipiente, la temperatura, la pressione…
Tra il sistema e l’ambiente l’energia può essere scambiata come calore o come lavoro
Definisci l’energia interna U
Essa è la somma dell’energia potenziale e dell’energia cinetica di ogni particella presente nel sistema. Quando i reagenti del sistema chimico si trasformano in prodotti, il sistema è ritornato alla sua temperatura iniziale e l’energia interna è variata. Per determinare questa variazione bisogna misurare la differenza dell’energia prima e dopo la variazione
Delta U= U finale - U iniziale
Una variazione dell’energia del sistema è sempre accompagnato da una variazione OPPOSTA dell’ambiente. La variazione dell’energia può avvenire in 2 modi:
1) cedendo una certa quantità di energia ALL’ambiente
Ufinale< Uiniziale. Delta U< 0
2) acquistando energia DALL’ ambiente
Ufinale> Uiniziale. Delta U>0
Che cos’è il calore e che cos’è il lavoro?
Il calore (o energia termica q) è l’energia che si trasferisce tra un sistema e l’ambiente in virtù di una diffidenza tra le loro temperature.
Tutte le altre forme di trasferimenti di energia implicano qualche tipo di lavoro (w) cioè l’energia trasferita quando un oggetto viene spostato da una forza.
Poiché l’energia può essere trasferito soltanto sotto forma di calore e/o lavoro
Delta U= q+w i valori numeri di q e w possono essere positivi o negati, quindi bisogna definire il segno del trasferimento.
1) trasferimento che dipende soltanto dal calore
In questo caso sappiamo che w=0, quindi l’energia interna è uguale a deltaU= q
A) quando in calore è USCENTE dal sistema, l’energia diminuisce mentre il calore esce dal sisitema, quindi l’energia finale è minore di quella iniziale quindi il valore di q è negati e deltaU è negativo
B) quando il calore è ENTRANTE in un sistema, l’energia aumenta mentre il calore entra, quindi l’energia finale è maggiore di quella iniziale e il valore di q è positivo e di conseguenza il valore di deltaU è positivo
2) trasferimento che dipende soltanto dal LAVORO, in questo caso sappiamo che q=0 quindi l’energia interna dipende solo dal lavoro deltaU=w
A) lavoro compiuto DA un sistema, il sistema cede energia all’ambiente quindi w è negati e deltaU è negativo
B) lavoro compiuto SU un sistema, il sistema acquista calore dall’ambienta, quindi il valore di w è positivo e deltaU è positivo
Definisci il principio di conservazione dell’energia
Esso dice che: l’energia totale dell’universo è COSTANTE
Questo principio è anche noto come primo principio della termodinamica, perciò i trasferimenti di energia tra il sistema e l’ambiente possono variare, ma la somma rimane costante e l’energia si CONSERVA
DeltaU(universo)= deltaU(sistema)+ delta U(ambiente)= 0
Qual’è l’unità di misura dell’energia?
Nel SI l’unità è derivata ed è il JOULE (1J=1Kg*m^2/s^2), un’altra unità di misura molto utilizzata è la CALORIA (cal) utilizzata molto negli alimenti, essa è la quantità di calore che si deve fornire ad una massa di 1g per innalzare la temperatura di 1k
Definisci U come una funzione di stato
NON esiste una particolare sequenza in cui l’energia interna di un sistema deve variare, cioè dipende dal fatto che U è una funzione di stato, significa che dipende soltanto dallo stato attuale e non dal percorso con cui si è raggiunto quello stato.
Il calore è il lavoro non sono 2 funzioni di stato, perché dipendono dal percorso seguito dal sistema, quindi deltaU è costante, anche se q e w possono variare
Che cos’è l’entalpia?
È una variabile termodinamica che tiene conto della pressione atmosferica costante alla quale avvengono la maggior parte delle trasformazioni chimiche e facilita il calcolo di delta U
Il lavoro può essere calcola sia come lavoro elettrico (compiuto spostando particelle cariche) sia come lavoro PV ( compiuto da un gas in espansione). Per trovare il lavoro PV, si moltiplica la pressione per la variazione del volume deltaV
Poiché il lavoro compiuto sull’ambiente è negativo, per definizione il sistema cede energia w=-pdeltav
L’entalpia elimina la necessità di considerare il lavoro PV, difatti per definizione l’entalpia è la somma dell’energia interna U + il prodotto tra la pressione e la variazione del volume
H= deltaU+ pdeltav
Poiché noi sappiamo che deltaU=q+w e che a pressione costante il calore può essere scritto come qp, possiamo riscrive la formula come
qp= delta H
Definisci i processi endotermici e esotermici
Essendo che U,P e V sono funzioni di stato pure l’entalpia è una funzione di stato ciò significa che la variazione di entalpia dipende soltanto dalla differienza di Hf e Hi.
La variazione di entalpia di una reazione DeltaHr indica sempre Hf meno Hi. Il segno di Delta H indica se nella reazione è stata assorbita oppure rilasciato calore.
1) in una reazione ESOTERMICA, l’entalpia dei prodotti è sempre minore di quella dei reagenti, quindi la differenza di entalpia è liberata come energia sotto forma di calore durante una reazione a pressione costante
2) in una reazione ENDOTERMICA, l’entalpia dei prodotti è maggiore di quella dei reagenti, quindi la differenza di entalpia deve essere fornita come energia sotto forma di calore per far avvenire la reazione a pressione costante
Che cos’è il calore specifico o la capacità termica specifica?
L’entalpia di un sistema in un dato stato NON può essere calcolata perché non esiste un entalpia zero o di riferimento, ma si può calcolare la variazione di entalpia, misurando accuratamente qp costruendo un sistema che non disperda calore e misurando la variazione della temperatura. Quindi bisogna mettere in relazione la quantità di calore rilasciata o assorbita con la variazione di temperatura, questa relazione è definita come CALORE SPECIFICO o CAPACITÀ TERMICA SPECIFICA
C=q/delta T. Ogni sostanza ha una capacità termica definita, ovvero la quantità di calore necessaria per innalzare di 1k la sua temperatura
Correlato ad esso è il calore specifico molare, ovvero la quantità di calore necessaria per innalzare di 1k la temperatura di 1mole di una sostanza
Cm=q/ mol*deltaT
Che cos’è il calorimetro?
È un dispositivo usato per misurare ,a quantità di calore rilasciato o assorbito da un processo chimico, ne esistono di 2 tipi:
1) calorimetro a pressione costante, per determinare il calore specifico si va a utilizzare un solido che non reagisce con l’acqua, lo si riscalda alzando la temperatura a un valore noto. La temperatura finale dell’acqua è uguale a quella del solido
2) calorimetro a volume costante, si utilizza una “bomba calorimetrica” per misurare la quantità di calore rilasciato da una COMBUSTIONE
Che cos’è l’equazione termochimica?
È un buon metodo per registrare la variazione di entalpia per una particolare reazione, si tratta di un equazione bilanciata che indica anche il calore di reazione DeltaHr e si riferisce alle quantità in moli di sostanze e ai loro stati di aggregazione in quelll’equazione. La variazione di entalpia di un qualsiasi processo ha 2 aspetti importanti:
1) il segno che dipende dal fatto che la reazione sia esotermica o endotermica
2) il valore assoluto che è direttamente proporzionale alla quantità di sostanza reagente, una certa quantità di sostanza è termodinamicamente equivalente a una certa quantità di energia
Definisci la legge di Hess dell’additività delle variazioni di entalpia
Molte reazioni sono difficile,a che impossibili da far svolgere come una singola reazione. Una delle più potenti applicazioni della variazione di entalpia ci permette di trovare la variazione di entalpia di qualsiasi reazione per la quale si sia in grado di scrivere l’equazione, anche se è impossibile da farla svolgere. La legge di Hess ci dice che la variazione di entalpia di un processo complesso è la SOMMA delle variazioni di entalpia delle singole tappe
Definisci gli stati standard
Sono un insieme di condizioni e concentrazioni specifiche:
1) per un gas, lo stato standard è 1atm e si presuppone che abbia un comportamento ideale
2) per una soluzione acquosa, lo stato standard è 1M
3) per una sostanza pura, lo stato standard è di solito la forma più stabile alla pressione di 1atm
Uno zero ad apice posto a destra del simbolo indica che la variabile è stat determinato con tutte le sostanze nei loro stati standard
Che cos’è un’equazione di formazione ?
In un’equazione di formazione si forma 1mol di un composto a partire dai suoi elementi, il calore di formazione standard è la variazione di entalpia pet l’equazione di formazione. Bisogna mettere in rilievo 2 punti:
1) a un elemento nel suo stato standard è assegnato un calore di formazione standard uguale a ZERO
2) la maggior parte dei composti ha un calore di formazione standard NEGATIVO
Applicando la legge di Hess, possiamo usare i valori negativi della variazione di formazione standard per determinare la variazione di entalpia di reazione standard per qualsiasi reazione, bisogna immaginare il processo in 2 tappe:
1) ciascun reagente si decompone nei suoi elementi, questa tappa è l’INVERSO della reazione di formazione
2) ciascun prodotto si forma dai suoi elementi, questa tappa è la reazione di formazione
Secondo la elegge di Hess, sommiamo le variazioni di entalpia di queste tappe per ottenere la variazione di entalpia complessa della reazione
Che cos’è l’entalpia molare standard?
È la variazione di entalpia che accompagna il processo di formazioni di 1mol di un composto nel suo stato standard, a partire degli elementi che lo costituiscono, ciascuno nel proprio stato standard
Per convezione, per un elemento essa è dato a 1bar e 25 gradi
