Capitolo 6 - Bilanci energetici nelle reazioni chimiche Flashcards
energia
la capacità di produrre lavoro - tutte le forme di energia sono capaci di produrre lavoro, ma non tutte hanno la stessa importanza in chimica - le energie sono interconvertibili
lavoro
la variazione di energia che si verifica quando un corpo è spostato da una forza
energia radiante
è l’energia trasportata dai fotoni che compongono la luce e pertanto coincide in pratica con l’energia solare
energia termica
è l’energia associata al moto casuale degli atomi e delle molecole (differenza tra energia termica e temperatura es. acqua e caffè) - tanto più è vigoroso il moto degli atomi e delle molecole in un campione materia, tanto più caldo è il campione e la sua energia termica
energia chimica
si conserva nelle unità strutturali delle sostanze chimiche (l’energia chimica può essere considerata una forma di energia potenziale perché associata alle posizioni occupate dagli atomi nelle molecole di una sostanza)
energia potenziale
è quell’energia disponibile in virtù della posizione di un oggetto (esempio della roccia)
legge di conservazione dell’energia
la quantità totale di energia nell’universo è costante
calore
è il trasferimento di energia termica fra due corpi che hanno differenti temperature
termochimica
è lo studio della variazione di calore nelle reazioni chimiche
sistema
la porzione specifica dell’universo che ci interessa (solitamente sono le sostanze implicate in cambiamenti fisici o chimici) - tre tipi di sistemi
ambiente
è il resto dell’universo che non fa parte del sistema
sistema aperto
può scambiare massa ed energia con l’ambiente
sistema chiuso
permette trasferimenti di energia (calore ma potrebbe essere anche lavoro) ma non massa
sistema isolato
non permette il trasferimento né di massa né di energia
processo esotermico
ogni processo che emette calore, cioè rilascia energia termica nell’ambiente (es. combustione di idrogeno gassoso e ossigeno) - nelle reazioni esotermiche, l’energia totale dei prodotti è minore dell’energia totale dei reagenti. la differenza è rappresentata dal calore fornito dal sistema all’ambiente
processo endotermico
il calore deve essere fornito al sistema dall’ambiente (es. decomposizione ad alte temperature dell’ossido di mercurio) - succede l’opposto. la differenza fra l’energia dei prodotti e quella dei reagenti è uguale al calore fornito al sistema dall’ambiente
termodinamica
studio scientifico dell’interconversione del calore e di altri tipi di energia
stato di un sistema
valori di tutte le proprietà macroscopiche, come composizione, energia, temperatura, pressione e volume
funzioni di stato
proprietà che sono determinate dallo stato del sistema indipendentemente da come quello stato viene raggiunto (energia, pressione, volume e temperatura)
primo principio della termodinamica
l’energia che può essere convertita da una forma all’altra ma non può essere né creata né distrutta - possiamo provare la validità del primo principio misurando soltanto la variazione dell’energia interna di un sistema fra il suo stato iniziale e il suo stato finale in una trasformazione (es. mole di zolfo e mole di ossigeno gassoso per dare mole di diossido di zolfo) - la somma delle variazioni dell’energia deve essere zero
illustrare il lavoro meccanico
studiare l’espansione o la compressione di un gas
calore e lavoro
non sono funzioni di stato perché non sono proprietà di un sistema. si manifestano soltanto durante un processo (durante un cambiamento). per questo motivo i loro valori dipendono dal percorso del processo e variano a seconda di questo
entalpia (H)
funzione della termodinamica dove l’energia del sistema è sommata al prodotto di pressione e volume del sistema - dipendono solo dagli stati iniziali e finali perché sono funzioni di stato
entalpia di reazione ([delta]H)
la differenza tra le entalpie dei prodotti e quelle dei reagenti - per un processo endotermico [delta]H è positivo mentre per un processo esotermico [delta]H è negativo
equazioni termochimiche
mostrano tanto le variazioni di entalpia quanto i rapporti delle masse (es. ghiaccio che si scioglie e combustione del metano) - bisogna specificare lo stato fisico, se si moltiplica per un fattore n [delta]H deve variare per lo stesso fattore, per le razioni inverse l’entalpia rimane la stessa ma cambia segno
estensiva e intensiva
H è una grandezza estensiva, ossia dipende dalle dimensioni del sistema. Al contrario, una grandezza che non dipende dalle dimensioni del sistema è detta intensiva
relazione tra [delta]H e [delta]E
[delta]E e [delta]H sono approssimativamente uguali. la ragione per cui [delta]H è minore di [delta]E è che parte dell’energia interna è usata per il lavoro di espansione del gas, e quindi si sviluppa meno calore
calorimetria
la misura delle variazioni di calore
calore specifico (c)
è la quantità di calore richiesto per aumentare di un grado celsius la temperatura di un’unità di massa della sostanza (grandezza intensiva)
capacità termica (C)
è la quantità di calore richiesto per aumentare di un grado celsius la temperatura di una data quantità di sostanza (proprietà estensiva)
contenitore d’acciaio a volume costante (calorimetro)
per misurare il calore di combustione - chiamato bomba calorimetrica (connota una ‘natura esplosiva’ in presenza di un eccesso di ossigeno) - ‘volume costante’ si riferisce al volume del contenitore che non cambia durante la reazione (il contenitore rimane intatto dopo la misura)
calorimetro a pressione costante
è usato per determinare le variazioni di calore per reazioni non di combustione
entalpia standard di formazione
l’entalpia standard di formazione di ogni elemento nella sua forma più stabile è zero - è definita come la variazione di entalpia che ha luogo quando si forma 1 mole di quel composto a partire dai suoi elementi presi nella loro forma più stabile a 1 atm
entalpia standard di reazione
l’entalpia di una reazione condotta a 1 atm
legge di Hess
quando i reagenti sono convertiti nei prodotti, la variazione di entalpia è la stessa indipendentemente dalla serie di passaggi in cui avviene
