La termochimica è la parte della chimica che studia la quantità di calore (energia) coinvolta nelle reazioni chimiche.
Quando una reazione rilascia calore, è classificata come esotermica. L'assorbimento di calore in una reazione la rende endotermica.
La termochimica studia anche il trasferimento di energia in alcuni fenomeni fisici, come i cambiamenti negli stati della materia.
Termochimica e calore
Nelle reazioni chimiche, l'energia può essere assorbita o rilasciata. Questo trasferimento di calore avviene dal corpo che ha la temperatura più alta a quello che ha la temperatura più bassa.
Vale la pena ricordare che il calore, detto anche energia termica, è un concetto che determina lo scambio di energia termica tra due corpi. oh equilibrio termico si stabilisce quando i due materiali raggiungono la stessa temperatura.
Reazioni endotermiche ed esotermiche
è chiamato reazione endotermica la reazione in cui il calore viene assorbito. In questo modo un corpo assorbe calore dall'ambiente in cui è inserito. Ecco perché la reazione endotermica provoca una sensazione di raffreddamento.
Esempio: Quando si strofina l'alcol sul braccio, il braccio assorbe il calore di questa sostanza. Ma, quando si soffia sul braccio dopo aver passato l'alcol, si avverte un po' di freddo, una sensazione che è il risultato della reazione endotermica.
già il reazione esotermica è il contrario. È il rilascio di calore e quindi la sensazione è di riscaldamento.
Esempio: In un campo, le persone stanno accanto a un fuoco in modo che il calore rilasciato dalle fiamme riscaldi coloro che li circondano.
Gli scambi termici avvengono anche nei cambi di stato fisico. Si scopre che, nel passaggio da solido a liquido e da liquido a gas, il processo è endotermico. Al contrario, il passaggio da gas a liquido e da liquido a solido è esotermico.
entalpia
L'entalpia (H) è il energia scambiati nelle reazioni di assorbimento e rilascio di energia, rispettivamente, endotermica ed esotermica.
Non esiste un dispositivo in grado di misurare l'entalpia. Per questo motivo viene misurata la sua variazione (ΔH), che viene effettuata considerando l'entalpia del reagente (energia iniziale) e l'entalpia del prodotto (energia finale).
I tipi più ricorrenti di entalpia sono:
| Entalpia di formazione | Energia assorbita o rilasciata necessaria per formare 1 mole di una sostanza. |
|---|---|
| Entalpia di combustione | Energia rilasciata che provoca la combustione di 1 mole di sostanza. |
| Entalpia di collegamento | Energia assorbita nella rottura di 1 mole di legame chimico, allo stato gassoso. |
Mentre l'entalpia misura l'energia, entropia misura il grado di disordine delle reazioni chimiche.
Legge di Hess
Germain Henry Hess ha stabilito che:
La variazione di entalpia (ΔH) in una reazione chimica dipende solo dagli stati iniziale e finale della reazione, indipendentemente dal numero di reazioni.
La variazione di energia, secondo la legge di Hess, è stabilita attraverso la seguente formula:
H = Hf - Hio
Dove,
- H: variazione di entalpia
- Hf: entalpia finale o entalpia di prodotto
- Hio: entalpia iniziale o entalpia reagente
Da ciò, concludiamo che la variazione di entalpia è negativa quando ci troviamo di fronte a una reazione esotermica. A sua volta, la variazione di entalpia è positiva quando ci troviamo di fronte a una reazione endotermica.
Assicurati di controllare questi testi per saperne di più sull'argomento.:
- Termodinamica
- calorimetria
- calore sensibile
- Calore latente
Esercizi con feedback commentato
1. (Udesc/2011) Date le seguenti equazioni:
| (IL) | 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) | H = - 565,6 kj |
| (B) | 2CH4oh(g) + 3O2(g) → 2CO2(g) + 4H2oh(1) | H = - 1462.6 kj |
| (Ç) | 3O2(g) → 2O3(g) | H = + 426,9 kj |
| (D) | Fede2oh3(g) + 3C(S) → 2Fe(S) + 3CO(g) | H = +490.8 kj |
Considera le seguenti proposizioni in relazione alle equazioni:
IO. Le reazioni (A) e (B) sono endotermiche.
II. Le reazioni (A) e (B) sono esotermiche.
III. Le reazioni (C) e (D) sono esotermiche.
IV. Le reazioni (C) e (D) sono endotermiche.
v. La reazione con il maggior rilascio di energia è (B).
SEGA. La reazione con il maggior rilascio di energia è (D).
Controlla l'alternativa corretta.
a) Sono vere solo le affermazioni II, III e V.
b) Solo le affermazioni I, III e VI sono vere.
c) Solo le affermazioni I, IV e VI sono vere.
d) Solo le affermazioni II, V e VI sono vere.
e) Solo le affermazioni II, IV e V sono vere.
Alternativa corretta: e) Solo le affermazioni II, IV e V sono vere.
a) SBAGLIATO. L'affermazione III non è vera.
Contrariamente all'affermazione III, le reazioni (C) e (D) sono endotermiche, poiché il segno positivo nella variazione di entalpia indica assorbimento di calore.
b) SBAGLIATO. Nessuna delle affermazioni citate in questa alternativa è corretta. Sbagliano perché:
- Le reazioni (A) e (B) sono esotermiche, poiché il segno negativo nella variazione di entalpia indica il rilascio di calore.
- Le reazioni (C) e (D) sono endotermiche, poiché il segno positivo nella variazione di entalpia indica assorbimento di calore.
- La reazione (D) non rilascia energia in quanto endotermica.
c) SBAGLIATO. Delle tre affermazioni citate in questa alternativa, solo IV è corretta. Gli altri due sono sbagliati perché:
- Le reazioni (A) e (B) sono esotermiche, poiché il segno negativo nella variazione di entalpia indica il rilascio di calore.
- La reazione (D) non rilascia energia, il segno positivo nella variazione di entalpia indica che la reazione è endotermica.
d) SBAGLIATO. L'affermazione VI non è vera.
Contrariamente all'affermazione VI, la reazione (D) non rilascia energia, in quanto endotermica.
a) CORRETTO. Le affermazioni sono corrette perché:
- Le reazioni (A) e (B) sono esotermiche, poiché la variazione di energia è negativa.
- Le reazioni (C) e (D) sono endotermiche, in quanto il valore di ΔH è positivo.
- La reazione con il maggior rilascio di energia è (B), poiché tra le reazioni esotermiche dell'enunciato, questa è quella con il valore più alto con segno negativo.
Questi testi ti aiuteranno ad aumentare le tue conoscenze:
- Esercizi di Termochimica
- trasformazioni chimiche
- Reazioni chimiche
2. (Enem/2011) Un'opzione insolita per cucinare i fagioli è l'uso di un thermos. In una padella mettete una parte di fagioli e tre parti di acqua e fate bollire il tutto per circa 5 minuti, poi trasferite tutto il materiale in un thermos. Dopo circa 8 ore i fagioli saranno cotti.
La cottura dei fagioli avviene all'interno del thermos perché
a) l'acqua reagisce con i fagioli e questa reazione è esotermica.
b) i chicchi continuano ad assorbire calore dall'acqua circostante, trattandosi di un processo endotermico.
c) il sistema considerato è praticamente isolato, non permettendo ai chicchi di guadagnare o perdere energia.
d) il thermos fornisce energia sufficiente per cuocere i fagioli una volta iniziata la reazione.
e) l'energia coinvolta nella reazione riscalda l'acqua, che mantiene una temperatura costante, trattandosi di un processo esotermico.
Alternativa corretta: b) i chicchi continuano ad assorbire calore dall'acqua circostante, trattandosi di un processo endotermico.
a) SBAGLIATO. Una reazione chimica è caratterizzata dalla formazione di nuove sostanze, che non si verificano durante la cottura dei fagioli.
b) CORRETTO. Quando l'acqua viene riscaldata, guadagna calore e un thermos non consente che questa energia venga dispersa nell'ambiente. I fagioli, quindi, assorbono calore dall'acqua e cuociono, con un processo endotermico.
c) SBAGLIATO. Il sistema è isolato dall'ambiente esterno. All'interno della bottiglia, i chicchi e l'acqua sono a diretto contatto e, quindi, effettuano uno scambio termico.
d) SBAGLIATO. Il thermos ha la funzione di isolare il sistema, non permettendo alla miscela al suo interno di scambiare calore con l'ambiente.
e) SBAGLIATO. La temperatura non è costante, poiché l'acqua, cedendo calore ai chicchi, perde energia finché le due temperature non si equivalgono.
Dai un'occhiata ai testi qui sotto e scopri di più sugli argomenti trattati in questo numero:
- Trasformazioni fisiche e chimiche
- calore e temperatura
- Energia termica
