variazione di entalpia è una grandezza fisica rappresentata dall'abbreviazione ΔH (la lettera greca Δ significa variazione e la lettera H rappresenta entalpia) che indica la quantità di energia assorbita o rilasciata da a reazione chimica.
Reazione endotermica: quando l'energia viene assorbita;
Reazione esotermica: quando l'energia viene rilasciata.
Espressione per il calcolo della variazione di entalpia
Come per tutte le variazioni lavorate in Fisica, la variazione di entalpia è determinata dalla sottrazione tra il risultato finale e quello iniziale. Poiché la fine di una reazione corrisponde ai prodotti e l'inizio corrisponde ai reagenti, quindi:
H = Prodotti - Reagenti
Poiché ogni sostanza chimica ha una specifica quantità di energia (entalpia), per calcolare la variazione di entalpia, è necessario tenere conto della quantità di energia di ciascun membro della reazione, come segue:
Reagenti: se la reazione ha più di un prodotto, devono essere aggiunte anche le loro entalpie;
Se una reazione presenta la seguente equazione:
A + 2 B →
L'entalpia dei reagenti sarà data sommando l'entalpia del reagente A alla somma del doppio dell'entalpia di B (questo perché ci sono 2 moli di B nell'equazione).
Hr = HA + 2.HB
Prodotti: se la reazione presenta più di un prodotto, le loro entalpie devono essere sommate;
Se una reazione presenta la seguente equazione:
LA + 2 SI → DO + 3 RE
L'entalpia dei reagenti sarà data dalla somma dell'entalpia del prodotto C con la somma della tripla entalpia di D (questo perché nell'equazione ci sono 3 moli di D).
Hp = HC + 3.HD
Quindi, l'espressione per calcolare il variazione di entalpia è data dalla sottrazione tra l'entalpia dei prodotti e l'entalpia dei reagenti di una reazione chimica.
ΔH = Hp - Hr
Interpretare il risultato della variazione di entalpia
Trattandosi di una sottrazione tra le entalpie dei prodotti e dei reagenti, il risultato della variazione di entalpia può essere positivo o negativo.
Negativo: quando l'entalpia dei reagenti è maggiore di quella dei prodotti.
Hr > Hp
Positivo: quando l'entalpia dei prodotti è maggiore di quella dei reagenti.
Hp > Hr
Dal risultato della variazione di entalpia, possiamo classificare la reazione in endotermico o esotermico, secondo il seguente criterio:
Endotermico: quando il risultato è positivo.
H > 0
Esotermico: quando il risultato è negativo.
H < 0
Esempi di come determinare la variazione di entalpia di una reazione chimica
1° Esempio (UFF-RJ): Considera i valori di entalpia di default di formazione (ΔHohF) in KJ.mol-1 a 25 °C, delle seguenti sostanze:
CH4(g) = -74,8
CHCl3(1) = - 134,5
HCl(G) = - 92,3
Per la seguente reazione:
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(1) + 3HCl(G)
Il HohF sarà:
a) - 151,9 KJ.mol-1
b) 168,3 KJ.mol-1
c) - 673,2 KJ.mol-1
d) - 336,6 KJ.mol-1
e) 841,5 KJ.mol-1
Per determinare la variazione di entalpia di questa reazione, dobbiamo eseguire i seguenti passaggi:
1oh Fare un passo: Controlla se l'equazione è bilanciata. In caso contrario, deve essere equilibrato.
L'equazione fornita dall'esercizio è bilanciata, quindi abbiamo 1 mole di CH4 e 3 moli di Cl2 nei reagenti, e 1 mol di CHCl3 e 3 moli di HCl nei prodotti.
2oh Fare un passo: Calcolare la quantità di entalpia dei prodotti (Hp), moltiplicando la quantità in moli per l'entalpia fornita e sommando i risultati:
Hp = prodotto CHCl3 + prodotto HCl
Hp = 1.(-134,5) + 3.(-92,3)
Cv = -134,5 + (-276,9)
HP = -134,5 - 276,9
Hp = - 411,4 KJ.mol-1
3oh Fare un passo: Calcolare la quantità di entalpia dei reagenti (Hr), moltiplicando la quantità in moli per l'entalpia data e sommando i risultati:
Nota: come il Cl2 è una sostanza semplice, quindi la sua entalpia è 0.
Hr = reagente CH4 + Cl reagente2
Ora = 1.(-74,8) + 3.(0)
Ore = -74,8 + 0
Hr = -74,8 KJ.mol-1
4oh Fare un passo: Calcola la variazione di entalpia, utilizzando i valori trovati nei passaggi precedenti nella seguente espressione:
hohF = Hp - Hr
hohF = - 411,4 - (-74,8)
hohF = -411,4 + 74,8
hohF = -336,6 KJ.mol-1
2° Esempio (UEM-PR): È possibile preparare l'ossigeno gassoso in laboratorio riscaldando accuratamente il clorato di potassio, secondo la reazione:
2KClO3(i) → 2KCl(S) + 3O2(g) H= +812 KJ/mol
Supponendo che l'entalpia di KCl(S) vale +486 KJ/Mol e considerando il sistema a 25 °C e 1 atm, qual è il valore di entalpia di default di KClO3(i) in KJ/mol?
Per determinare l'entalpia di uno dei componenti dell'equazione dalla conoscenza della variazione di entalpia, dobbiamo eseguire i seguenti passaggi:
1oh Fare un passo: Controlla se l'equazione è bilanciata. In caso contrario, deve essere equilibrato.
L'equazione fornita dall'esercizio è bilanciata, quindi abbiamo 2 moli di KclO3 nel reagente, e 2 mol di KCl e 3 mol di O2 sui prodotti.
2oh Fare un passo: Calcolare la quantità di entalpia dei prodotti (Hp), moltiplicando la quantità in moli per l'entalpia fornita e sommando i risultati:
Nota: come O2 è una sostanza semplice, quindi la sua entalpia è 0.
Hp = prodotto KCl+ prodotto O2
Hp = 2.(+486) + 3.(0)
HP = +972 + 0
Hp = 972 KJ.mol-1
3oh Fare un passo: Calcola l'entalpia del reagente KClO3, utilizzando la variazione di entalpia, fornita nell'estratto conto, e l'entalpia dei prodotti calcolata nel passaggio precedente, nella seguente espressione:
hohF = Hp - Hr
812= 972 - 2.(Ore)
2 ore = 972-812
2 ore = 160
Hr = 160
2
Hr = 80 KJ/mol
Fonte: Scuola Brasile - https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/quimica/o-que-e-variacao-entalpia.htm
