P ERCHÉ DUE SOSTANZE REAGISCONO FRA DI LORO ? “Perchè hanno affinità chimica fra loro..” Ma come faccio a dirlo? Come stabilisco i prodotti? Occorre una grandezza misurabile che stabilisca l’affinità di una sostanza per un’altra Occorre sapere se una reazione è spontanea/non spontanea per poterla sfruttare

T ERMODINAMICA CHIMICA L ’ ASPETTO ENERGETICO DELLE REAZIONI Prevede se una reazione in certe condizioni avviene/non avviene Aiuta a stabile quali sono le condizioni migliori per fa avvenire una reazione 1° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: LA CONSERVAZIONE DELL’ENERGIA Il calore sviluppato da questa reazione può essere convertito in lavoro 2° PRINCIPIO DELLA TERMODINAMICA: NON TUTTO IL CALORE SI Può TRASFORMARE IN LAVORO NO RENDIMENTO 100% MACCHINE TERMICHE UNA QUOTA DI CALORE SE NE VA IN AUMENTO DEL DISORDINE (ENTROPIA) CH 4 ( g ) + 2 O 2 ( g ) → CO 2 ( g ) + 2 H 2 O( g ) + E

R EAZIONI ENDOTERMICHE / ESOTERMICHE Sono dette trasformazioni endotermiche tutte le trasformazioni di un sistema che avvengono con assorbimento di calore dall’ambiente e sono dette trasformazioni esotermiche quelle che avvengono con liberazione di calore nell’ambiente.

L E REAZIONI ESOTERMICHE

I SISTEMI CHIMICI EVOLVONO SPONTANEAMENTE AD UNO STATO ENERGETICO MINORE nelle reazioni esotermiche l’energia chimica del sistema diminuisce mentre nelle reazioni endotermiche l’energia chimica aumenta.

L’ ENERGIA SCAMBIATA IN UNA REAZIONE CHIMICA SI CHIAMA ENTALPIA Lo stato energetico dei reagenti e dei prodotti in una reazione è detta Entalpia La variazione di entalpia ( ∆ H) relativa a una trasformazione che avviene a pressione costante corrisponde numericamente al calore scambiato

E NTALPIA DI FORMAZIONE : POSSIAMO STABILIRE A TAVOLINO SE UNA REAZIONE È ESOTERMICA / ENDOTERMICA ( LEGGE DI H ESS )

L E REAZIONI ESOTERMICHE SONO GENERALMENTE SPONTANEE Se il sistema cede calore durante la trasformazione (processo esotermico), l’entalpia dello stato finale è minore di quella dello stato iniziale (∆ H < 0). Viceversa, se il sistema acquista calore durante la trasformazione (processo endotermico), l’entalpia dello stato finale è maggiore di quella dello stato iniziale (∆ H > 0).

E SISTONO REAZIONE ENDOTERMICHE SPONTANEE.. L’E NTALPIA NON È L ’ UNICO FATTORE CHE DECIDE LA SPONTANEITÀ DI UNA REAZIONE Esistono reazioni endotermiche spontanee esempio NH 4 NO 3  NH4 + + NO 3 - Ϫ H = +290 Kj/mol Ad una reazione non basta essere esotermica per essere spontanea Esempio H 2 + O 2  H 2 O 2 Ϫ H = -187,9 Kj/mol

E NTROPIA ( FUNZIONE DI STATO ) La termodinamica dimostra che i sistemi evolvono spontaneamente verso stati di Entropia maggiori S > 0 Non esiste nessuno stato in con S = 0 (sarebbe 0°K!!)

S PUÒ ESSERE CALCOLATA S = Q / T Q è il Calore che NON potrà MAI essere convertito in lavoro E’ la parte di energia che si degrada E’ il “Calore non utilizzabile” (Clausius, 1865) E’ il calore disperso in una macchina termica Q = TS, è il lavoro perduto. L’energia non va distrutta (verrebbe meno il 1°P). Essa va ad aumentare il disordine del sistema

E NERGIA L IBERA Il matematico Gibbs formulò l’equazione per stabilire la spontaneità dei processi chimici: “Ogni processo spontaneo è accompagnato da una diminuzione di Energia Libera” Corrisponde all’energia sfruttabile in una reazione