termodinamica Flashcards
termodinamica intro
quando studiamo una reazione, è necessario considerare l’aspetto cinetico con cui essa avviene, ma anche a sua energia. alcune reazione avvengono velocemente ma non sono favorite sal pov energetico.
la termodinamica si occupa degli aspetti energetici delle reazioni che avvengono nel mondo fisico.
si sviluppa nel 19esimo secolo, in cui si crea l’industria del carbone.
grandezze di stato termodinamiche
un sistema termodinamico è il campione considerato. per conoscere le sue condizioni termodinamiche e di energia è necessario conoscere alcune grandezze macroscopiche:
temperatura
pressione
volume
composizione
quando il campione passa da una condizione ad un altra, passa da uno stato termodinamico iniziale d uno finale. cambiando le variabili di stato termodinamiche, cambia anche l’energia del sistema
in una trasformazione chimica si modifica la composizione chimica mentre in una trasformazione fisica si modifica la composizione meccanica.
le funzioni termodinamiche
per descrivere meglio il contenuto energetico di un sistema è necessario introdurre le funzioni di stato termodinamiche, il cui valore dipende da quello delle variabili di stato
l’energia libera di Gibbs
la spontaneità di una reazione che avviene a tempertura e pressioni costanti dipende dall’energia liber di Gibbs, una delle funzioni di stato termodinamiche.
quando essa è negativa, la reazione avviene spontaneamente.
La variazione di energia che accompagna una reazione chimica è detta energia libera di reazione
Quando reagenti e prodotti sono ai rispettivi stati standard, la variazione di energia libera che accompagna la reazione à detta energia libera di reazione standard alla temperatura T
L’energia libera di un sistema è definita dalla seguente relazione:
G = H – T*S
entalpia
La variazione di entalpia ΔH che accompagna una trasformazione corrisponde al calore scambiato quando la trasformazione avviene a P costante.
quando l’entalpia è positiva, avviene una reazione endoenergetica, i legami che si formano sono più deboli di quelli che si rompono
La variazione di entalpia che accompagna una reazione chimica è detta entalpia di reazione.
quando sia reagenti che prodotti sono nei rispettivi stati standard, la variazione di entalpia che accompagna la reazione è detta entalpia di reazione standard
entropia
misura della variazione del disordine che accompagna la trasformazione. Se l’entropia è positiva, il disordine alla fine della reazione è maggiore rispetto a quello iniziale. Se è negativa, invece, la trasformazione induce una diminuzione del disordine del sistema. La variazione di entropia che accompagna una reazione chimica è detta entropia di reazione
quando reagenti e prodotti sono allo stato standard, la variazione di entropia che accompagna la reazione è detta entropia di reazione standard alla temperatura T (ΔS°reaz).
la spontaneità
La spontaneità non dipende solo da aspetti energetici ma anche da aspetti di natura statistica. Alcuni processi sono spontanei anche se non si modifica energia a causa del cambiamento di entropia. Spontaneamente il sistema va incontro ad uno stato di maggior disordine.
La spontaneità dipende da un contributo energetico, descritto dall’entalpia, e da un contributo di natura entropica.
4 casi di spontaneità e non spontaneità
- entalpia negativa e entropia positiva.
la reazione è esotermica e porta ad un aumento del disordine. la reazione è sempre spontanea - entalpia positiva e entropia negativa
endoenergetica e il disordine diminuisce, mai spontanea - entalpia negativa e entropia negativa.
la reazione è esotermica, ma il disordine diminuisce. la reazione è favorita dal pov energetico ma non dal punto di vista statistico.
la spontaneità dipende dai valori relativi dei due contributi. la reazione è spontanea quando la temperatura è bassa. - entalpia positiva e entropia positiva
faorita dal pov statistico ma non energetico, solo ad alte temperature
legge di Hess
il valore assunto dalle funzioni di stato dipende solo dallo stato termodinamico del sistema.
la variazione di una funzione dipende solo dagli stati iniziali e finali e non dal percorso.
la variazione di una funzione di stato che accompagna una reazione chimica dipende solamente dalla natura chimica e dalle condizioni fisiche di reagenti e prodotti, indipende dagli eventuali stati intermedi.
permette di risalire a dati termodinamici difficilmente determinabili sperimentalmente. si possono sommare i dati dei singoli stati intermedi.
