Volume 1

1 MODULO E 13. Reazioni esotermiche e endotermiche Le reazioni chimiche prese in considerazione nelle Unità precedenti, sono tutte accompagnate da variazioni di energia che può assumere e manifestarsi sotto varie forme come nelle reazioni seguenti: CH4 (g) + 2 O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) + calore (13.1) 2 H2O (l) 2 H2 (g) + O2 (g) U. 13 - Termodinamica e termochimica dove (g) = stato gassoso; (l) liquido (13.2) La prima reazione rappresenta la combustione del metano che è in grado di fornire calore, cioè energia termica, per cuocere una qualsiasi bistecca su una normale cucina a gas oppure per far bollire dell acqua con il becco Bunsen. Quindi possiamo sostenere che questa reazione cede calore all ambiente circostante: cioè fornisce calore all esterno; quando in una reazione si verifica quello che è stato ora descritto, la reazione viene definita esotermica ( eso che significa esterno). La seconda reazione rappresenta la decomposizione dell acqua nei suoi elementi, idrogeno e ossigeno. Perché si verifichi bisogna fornire una grande quantità di energia, necessaria per rompere i forti legami covalenti polari che tengono uniti i due idrogeni all ossigeno. Quando si deve fornire energia, perché avvenga una reazione, siamo di fronte a una reazione endotermica ( endo che significa dentro). Quindi, come abbiamo visto, se si fa riferimento al flusso del calore le reazioni si dividono in esotermiche ed endotermiche. Per chiarire meglio queste affermazioni facciamo i seguenti esempi. 80 °C 20 °C H2O 1 La maggior parte delle reazioni che si effettuano in laboratorio sono esotermiche. Un esempio familiare è rappresentato dalla combustione del metano, discussa in precedenza. Osserviamo la Figura 13.1: la fiamma del becco Bunsen riscalda l acqua presente nel bicchiere, cioè il flusso del calore va dalla fiamma all acqua, quindi il calore prodotto viene ceduto al mezzo circostante che nel nostro caso è un bicchiere d acqua. L effetto di una reazione esotermica consiste nell aumento della temperatura dell ambiente circostante. A Figura 13.1. Il calore sviluppato dalla reazione termica A, di combustione del metano, aumenta la temperatura dell acqua nel bicchiere. 2 Quando una reazione assorbe calore dall ambiente circostante, viene definita endotermica. 20 °C Un esempio familiare di un processo endotermico è la fusione del ghiaccio. Mettiamo alcuni cubetti di ghiaccio in un bicchiere contenente acqua, il ghiaccio assorbe calore dall acqua presente nel bicchiere (Fig. 13.2). Il risultato finale è un abbassamento della temperatura iniziale dell acqua. In conclusione: 0 °C B H2O l effetto di una reazione endotermica consiste nell abbassamento della temperatura dell ambiente circostante. Come abbiamo appena esposto, le reazioni si possono definire, da un punto di vista termodinamico, in due modi diversi a seconda di come si sposta il flusso termico; se ora consideriamo una reazione come un sistema in cui si verificano Ghiaccio Figura 13.2. La fusione del ghiaccio B, processo endotermico, abbassa la temperatura dell acqua del bicchiere. 175