Volume 1

(13.1) La combinazione di due moli di metano produrrà una quantità doppia di calore, cioè 1780 kJ. Seconda legge della termochimica: la quantità di calore assorbito in una reazione è uguale alla quantità di calore svolto dalla reazione inversa. Questa regola vuol dire che per evaporare una molecola d acqua a 100 °C occorrono 40,7 kJ/mole (chilojoule per mole) di calore, quindi il H = +40,7 kJ. H2O (l) H2O = (g) MODULO E H = 890 kJ G.I. Hess 1802-1850 Chimico russo Professore di chimica all università di Pietroburgo; fu fondatore della termochimica. Nel 1840 enunciò la terza legge della termochimica che porta il suo nome. U. 13 - Termodinamica e termochimica CH4 (g) + 2 O2 CO2 (g) + 2 H2O (l) H = +40,7 kJ a 100 °C allora per condensare una mole di vapor d acqua (reazione inversa) vengono svolti 40,7 kJ/mole di calore, quindi il H = 40,7 kJ (Fig. 13.4). H2O (g) H2O (l) H = 40,7 kJ a 100 °C Il calore svolto nella condensazione del vapor d acqua è la principale fonte di calore in un impianto di riscaldamento a vapore. Terza legge della termochimica o Legge di Hess: una reazione termochimica può essere espressa come la somma di due o più reazioni, cioè il valore del H di una reazione è lo stesso sia che la reazione avvenga direttamente o in una serie di stati. Per spiegare questa legge, consideriamo la seguente reazione: Sn (s) + 2Cl2 (g) SnCl4 (l) H = 545,2 kJ (13.3) una mole di stagno reagisce con due moli di cloro per dare una mole di cloruro stannico, con produzione di 545,2 kJ di calore. Consideriamo, ora, che questa reazione avvenga in due stadi (Fig. 13.6). I Stadio: Sn (s) + Cl2 (g) SnCl2 (s) H1 = 349,8 kJ II Stadio: SnCl2 (s) + Cl2 (g) SnCl4 (l) H2 = 195,4 kJ 3 Entropia e le reazioni spontanee Abbiamo visto nei paragrafi precedenti che le reazioni possono essere, in riferimento al flusso energetico, di due tipi: esotermiche ed endotermiche. Tra questi due tipi di reazioni quelle che si verificano più facilmente sono quelle esotermiche, perché i prodotti che si formano hanno un contenuto energetico minore (vedi combustione del metano). Un altra ragione per cui le reazioni esotermiche si sviluppano più facilmente è data dal fatto che le molecole dei prodotti posseggono una organizzazione più dissociata, cioè la loro distribuzione nello spazio e i loro movimenti sono determinati dalle leggi del caso. H= +40,7 KJ Assorbe calore Cede calore H= -40,7 KJ Vapore a 100 °C 13. Entalpia H Acqua liquida a 100 °C La somma di queste due semi-reazioni dà la reazione complessiva 13.3. In conclusione si ha: Htotale = H1 + H2 + ... questa reazione viene detta Legge di Hess. La Figura 13.6 rappresenta graficamente la Legge di Hess. Figura 13.4. Rappresenta la seconda legge della termochimica. Quando una mole di H2O alla temperatura di 100 °C passa allo stato di vapore (la temp. rimane a 100 °C) assorbe 40,7 kJ di calore; invece, quando una mole di vapore si condensa, cede 40,7 kJ di calore. 177