Volume 1

Quando in una reazione chimica si verificano le condizioni sopra esposte, la reazione avviene spontaneamente. Possiamo quindi affermare che le reazioni sono spontanee quando liberano calore (diminuzione di energia dei prodotti) e quando aumenta il disordine spaziale delle molecole dei prodotti. In termochimica il grado di disordine molecolare viene detto entropia. In conclusione: una trasformazione spontanea è caratterizzata da un aumento di entropia. Per chiarire meglio quanto esposto facciamo il seguente esempio di reazione spontanea: il ferro esposto all aria arrugginisce spontaneamente, 4 Fe + 3 O2 2 Fe2 O3, e non succede mai che la ruggine ridiventi ferro e ossigeno, cioè la reazione inversa non è spontanea (Fig. 13.7); la ruggine si forma spontaneamente perché possiede energia minore rispetto al ferro e all ossigeno, inoltre la distribuzione spaziale delle molecole della ruggine è più disordinata, cioè ha maggiore entropia rispetto al ferro e all ossigeno. Questo esempio ci permette di concludere che tutti i sistemi (in natura) tendono spontaneamente ad occupare lo stato di minore energia e ad aumentare la loro entropia. Figura 13.5. Oggetti di metallo ossidati (reazione spontanea). Problem solving Perché un sistema tende, spontaneamente, ad aumentare l entropia? Reagenti Sn + Cl2 H1 = 349,8 kJ 349,8 Prodotto reazione intermedia H2 = 195,4 kJ 545,2 Htotale = Ht + Ht = 545,2 kJ 0 Ferro + Ossigeno Minore entropia Ruggine Prodotto reazione finale Sn + Cl Figura 13.6. Il valore finale del H di una reazione è lo stesso sia se la reazione avviene in un unico stadio (linea rossa) sia se avviene in due stadi (linea verde). Memo 1) Che la combustione del metano cede calore all ambiente circostante ed è una reazione esotermica. Maggiore entropia Figura 13.7. Concretamente l energia della ruggine (linea verde) è minore rispetto all energia del ferro e dell ossigeno (linea rossa). In natura tutti i sistemi tendono a raggiungere lo stato di minore energia possibile. Questo comporta un aumento (del disordine delle molecole) di entropia. ABBIAMO APPRESO 5) Che l entalpia è il calore totale di un sistema termodinamico. 2) Che se si fa riferimento al flusso del calore le reazioni si dividono in esotermiche ed endotermiche. 6) Che il simbolo H significa variazione di energia. 3) Che la fusione del ghiaccio è un processo endotermico. 7) Le tre leggi della termochimica. 4) Che l entità del flusso di calore acquistato o ceduto da una reazione dipende dall entalpia. 8) Che una reazione spontanea è caratterizzata da un aumento di entropia. 178