Di Tracy McConnell Aggiornato il 24 marzo 2022
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L'entalpia è correlata al calore che viene ceduto da una reazione o necessario affinché una reazione abbia luogo. È legato alla forza dei legami in una sostanza perché in quei legami c'è energia potenziale.
Per comprendere l’entalpia è necessario comprendere innanzitutto l’energia e la termodinamica. Cos'è la termodinamica? È il quantitativo studio dei trasferimenti e delle trasformazioni di energia.
Esistono molte forme di energia:energia elettrica, energia potenziale contro energia cinetica, energia chimica (di legame) o calore. Atomi o molecole possono avere energia elettrica nel senso che gli elettroni possono essere acquistati o donati. Electrical energy is extremely important because the behavior of electrons determines how an atom, molecule or substance reacts.
L'energia elettrica delle molecole si riferisce al concetto di stabilità:cosa vogliono fare gli elettroni. Gli orbitali vogliono da riempire. Le cariche positive e negative si attraggono per ottenere il livello energetico più basso possibile. Le particelle con la stessa carica si respingono l'un l'altro. Questo aiuta a prevedere cosa faranno gli elettroni.
Nella formazione dei legami tra atomi, l'energia viene rilasciata o richiesta. La quantità di energia necessaria per legare insieme gli elementi viene definita **energia di legame.**
Trasferimenti e trasformazioni di energia:
La Legge di conservazione dell'energia afferma che l'energia non si crea né si distrugge.
Il concetto di sistema e ambiente in un sistema chiuso è molto importante in termodinamica. Quando si misurano le variazioni di temperatura, si misura il trasferimento di energia dal sistema all'ambiente circostante (o viceversa). La quantità totale di energia non cambia, viene solo trasferita.
**Entalpia **(H ) è la funzione termodinamica che descrive il flusso di calore ed è espressa in kJ/mol. È importante notare che l'entalpia non è strettamente una misura del calore ma è correlata alla pressione e al volume, come puoi vedere nella formula seguente.
L'entalpia di formazione è la differenza di entalpia tra un composto e gli elementi che lo compongono.
H =E + pV
H =entalpia, E =energia, p =pressione, V =volume
**Prima Legge della Termodinamica **afferma che l'energia di un sistema più l'ambiente circostante rimane costante ed è la somma del calore (q ) e l'opera (w ) che stanno avendo luogo in quel sistema.
ΔE =q + w
Il lavoro è anche un flusso di energia tra un sistema e il suo ambiente circostante. Un modo semplice per visualizzare il lavoro come trasferimento di energia è immaginare i pistoni che si muovono quando viene esercitata una forza su di essi.
**Legge di Hess:** quando sono presenti due o più equazioni chimiche bilanciate per mostrare le fasi di una reazione, la variazione di entalpia per l'equazione netta è la somma della variazione di entalpie per ogni singola equazione.
Ciò supporta il fatto che l'entalpia è una funzione di stato ciò significa che il percorso intrapreso non influisce sul risultato finale in termini di misurazione dell'entalpia. Ciò è in linea con la legge di conservazione dell'energia secondo la quale l'energia non si crea né si distrugge.
Quando le sostanze passano da una fase all'altra (solida, liquida, gassosa) il trasferimento di energia può essere descritto con la seguente formula:
**_q =nCm** Δ_**T **
q =calore, n =moli, C_m =capacità termica molare, Δ_T = cambiamento di temperatura
Capacità termica specifica =la quantità di energia necessaria per aumentare la temperatura di 1 kg di materiale di 1 grado Celsius
Capacità termica specifica molare =la quantità di energia richiesta per aumentare la temperatura di 1 mole di materiale di 1 unità
**Esempio 1:** Calcola la variazione di temperatura risultante dall'aggiunta di 250 J di energia termica a 0,50 moli di mercurio.
Visualizza lo schema dell'impianto termico e dei dintorni con la direzione della freccia che va dentro il sistema.
Utilizzare la formula:_q =nCmΔT_
Poiché ti viene chiesto il cambio di temperatura, riorganizzi la formula:
ΔT =q/nCm
Cerca la capacità termica molare del mercurio:28,3 J/mol K
ΔT =250 J/(p.50 mol)(28,3 J/mol K)
ΔT =17,7 K
Calcolo dell'entalpia di formazione comporta la scrittura di equazioni chimiche bilanciate e la combinazione della variazione di entalpia di ogni passaggio. Devi ridurre le equazioni in modo tale da risolvere per un singolo atomo dell'atomo specificato nella domanda. Il processo è ben definito nell'esempio seguente.
**Esempio 2:** Calcola la variazione di entalpia per mole di monossido di carbonio per la reazione del monossido di carbonio con l'ossigeno per dare anidride carbonica.
Il carbonio bruciato con ossigeno limitato risulterà in monossido di carbonio (CO), tuttavia, quando c'è abbastanza ossigeno, il prodotto sarà anidride carbonica (CO2).
2 C (s) –> + O2 (g) –> 2 CO (g)
ΔH =-221,0 kJ
2 C (s) + O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-393,5 kJ
Riorganizza la prima equazione e inverti il ΔH, quindi bilancia la seconda equazione.
2 CO 9g) –> 2 C (s) + O2 (g)
ΔH =+221,0 kJ
2 C (s) + 2 O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(2 mol)(-393,5 kJ) =-787,0 kJ
Elimina "2 C (s)" e "O2" dal lato destro della prima equazione con gli equivalenti sul lato sinistro della seconda equazione per ottenere quanto segue:
2 CO (g) + O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(221,0 kJ) + (-787,0 kJ) =-566,0 kJ
Poiché l'equazione richiede 1 mole di CO2, non 2, dividi tutte le parti dell'equazione per 2 per ottenere questo risultato.
CO (g) + 1/2 O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-566,0 kJ/2 =-283,0 kJ
Calorimetria è la misura scientifica del trasferimento di calore da un sistema all'ambiente circostante o viceversa. Esistono due tipi di calorimetri; uno in cui la pressione rimane costante e l'altro in cui la pressione può cambiare. In un sistema a pressione costante, se si verifica una variazione di volume, si è verificato un lavoro di espansione. Uno scenario in cui ciò può verificarsi è quando un processo chimico coinvolge gas.
