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Il potenziale chimico One of the principal objects of practical research… is to find the point of view from which the subject appears in its greatest simplicity.

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Presentazione sul tema: "Il potenziale chimico One of the principal objects of practical research… is to find the point of view from which the subject appears in its greatest simplicity."— Transcript della presentazione:

1 Il potenziale chimico One of the principal objects of practical research… is to find the point of view from which the subject appears in its greatest simplicity. Josiah Willard Gibbs ( )

2 Sonne Venus Merkur Mars zum Frühlingspunkt Erde Mars Venus Erde Merkur zum Frühlingspunkt Sonne Orbite del Sole e dei vari pianeti (nel periodo aprile 2005 – aprile 2006) da una prospettiva rispettivamente geocentrica (sopra) e eliocentrica (a lato). Perché complicare le cose semplici ?

3 In che direzione si svolge una reazione? Quanta energia si può ricavare dalla reazione? Quanto calore (entropia) viene assorbito o ceduto durante la reazione? Come si può influenzare la direzione di svolgimento di una reazione? Alcune domande tipicamente chimiche

4 Si consideri una trasformazione qualsiasi: cosa determina se essa può svolgersi in modo spontaneo? Basta confrontare (A) con (B) ! SìequilibrioNo Analogie Corrente elettrica e differenza di potenziale elettrico Corrente di entropia e differenza di potenziale termico (temperatura) Corrente di volume dacqua e differenza di potenziale idraulico (pressione) (Processo esergonico) (Processo endoergonico)

5 I valori del potenziale chimico per le sostanze semplici Poiché durante le trasformazioni chimiche, che avvengono in condizioni abituali, il numero degli atomi dei singoli elementi viene conservato, per la determinazione dei potenziali chimici si dispone di tanti gradi di libertà quanti sono gli elementi chimici. Così, per convenzione, si è deciso di assegnare il valore di 0 kJ mol -1 alla sostanza semplice del rispettivo elemento nella forma allotropica più stabile alla temperatura di 298 K e alla pressione di101 kPa. ElementoSostanza sempliceFormula chimica [kJ mol -1 ] CarbonioDiamanteC+3 GrafiteC0 IodioDiiodio (solido)I2I2 0 Diiodio (liquido)I2I2 +3 Diiodio (gassoso)I2I2 +19 OssigenoOssigeno monoatomicoO+232 DiossigenoO2O2 0 OzonoO3O3 +163

6 I valori del potenziale chimico per le sostanze composte La stragrande maggioranza delle sostanze composte ha un potenziale chimico negativo. Ciò significa che queste sostanze composte, nelle condizioni di temperatura e pressione indicate, non mostrano alcuna tendenza a decomporsi nelle rispettive sostanze semplici degli elementi che le compongono: acqua, sale, carbonato di calcio e quarzo, come ben si sa, possono essere tranquillamente conservati in un barattolo chiuso. Sostanza compostaFormula chimica [kJ mol -1 ] Carbonato di calcioCaCO QuarzoSiO SaleNaCl-384 SaccarosioC 12 H 22 O GlucosioC 6 H 12 O AlcoolC2H6OC2H6O-175 AcquaH2OH2O-237 Diossido di carbonioCO AcetileneC2H2C2H Azoturo di sodioNaN 3 +91

7 NON dipende però dalla natura degli altri prodotti o reagenti. Quali fattori influenzano il valore del potenziale chimico di una specie chimica? Il potenziale chimico dipende: dalla natura della specie chimica; dallambiente in cui si trova (temperatura, pressione, concentrazione, stato di solvatazione, …).

8 Intermezzo matematico: dipendenze lineari, logaritmiche ed esponenziali si dice lineare, quando vale: si dice logaritmica, quando vale: si dice esponenziale, quando vale: Esempi: i nostri sensi, potenziale chimico, … Esempi: crescita di popolazioni, decadimento radioattivo, … Esempi: Gas ideale (p e T, …)

9 Approssimazione di primo ordine Dipendenza dalla temperatura T [K] T0T0 [kJ/mol] s g

10 Approssimazione di primo ordine Dipendenza dalla pressione Per i gas Per solidi e liquidi

11 Approssimazione di primo ordine Dipendenza dalla concentrazione dove:

12 Potenziale chimico e approssimazione di primo ordine Temperatura Concentrazione gas Pressione solidi e liquidi Solvente A di una soluzione molto diluita


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