Equazioni chimiche:

Le reazioni chimiche possono essere scritte sotto forma di equazioni chimiche:

Es:  C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Quest'equazione è bilanciata perché il numero di ciascuna specie di atomo del primo membro è uguale a quella del secondo membro, questo è possibile aggiungendo dei coefficienti stechiometrici a sinistra delle formule.

Una migliore approssimazione di quello che avviene a livello molecolare si può ottenere aggiungendo delle parentesi che descrivono lo stato fisico di ciascuna specie (s, solido; aq, ione idratato in soluzione acquosa; g, gas; l, liquido).

Es:  CaCO_{3 (s)} + 2H⁺_(aq) Ca²⁺_(aq) + CO_{2 (g)} + H₂O _(l)

Unità di misura della concentrazione: molarità e molalità

In una soluzione il liquido in maggiore presenza in cui è stato sciolto un liquido o un gas è chiamato Solvente, mentre il componente in che viene disciolto nel solvente è chiamato Soluto.

Esistono due modi per esprimere la concentrazione, e sono la Molarità e la Molalità.

La Molarità è rappresentata dalle moli di soluto per litro di soluzione (Moli di soluto/Litri di soluzione) e si indica con il simbolo M, e l'unità di misura è mol L^-1.

La Molalità è rappresentata dalle moli di soluto per chilo di solvente (Moli di soluto/Chili di solvente) e si indica con il simbolo m, e l'unità di misura è mol Kg^-1.

Calore di reazione: conservazione dell'energia

I calori di reazione sono additivi. Se due reazioni possono essere sommate per darne una terza, il calore della terza reazione è uguale alla somma dei calori delle prime due reazioni (principio di conservazione dell'energia).

Calore e lavoro sono entrambe forme di energia e sono espresse nelle stesse unità. Il chimico è specialmente interessato al calore che può essere assorbito o ceduto in una reazione chimica.

La forza che agisce su un oggetto secondo la legge di Newton, è il prodotto della sua massa per l'accelerazione:  F = m ∙ a

forza massa accelerazione

1N (Newton) = 1Kg m sec^-2 (cioè la forza che deve essere applicata alla massa di 1Kg per dare un accelerazione di 1m al secondo per secondo (1m sec^-2).

Il lavoro fatto su un oggetto è dato dal prodotto della forza esercitata su di esso lungo la direzione di moto e la distanza per cui è applicata la forza:

W = F ∙ S

lavoro forza distanza

Il Lavoro fatto applicando la forza di 1Newton (N) per la distanza di 1m è definito 1Joul (J).

Da cui 1J = 1N m = 1Kg m² sec^-2.

Nel caso di un oggetto lanciato, tutto il lavoro è trasformato in energia cinetica, in altri casi parte o tutto il lavoro può essere trasformato in calore.

L'unità di misura dell'energia, più antica, proveniente da misure di calore, è la caloria.

Una caloria (cal) è definita come la quantità di calore richiesta per innalzare di 1°C (da 14,5°C a 15,5°C) la temperatura di 1g d'acqua.

Questa definizione non mette in evidenza la relazione tra calore e lavoro poiché è stata introdotta nel diciannovesimo secolo prima che fosse realizzato che il calore ed il lavoro sono due modi di essere di una stessa cosa: l'energia.

1cal= 4,184 J

I calori di reazione per una mole di sostanza sono tipicamente dell'ordine dei chiloJoule (KJ) o delle chilocalorie (kcal) (1KJ = 1000J e 1kcal = 1000 cal)

La quantità di calore varia con la temperatura a cui avviene la reazione.

Il calore coinvolto in una reazione chimica fatta avvenire a pressione costante è definito come la Variazione di Entalpia del sistema reagente, rH (Delta H).

Se durante una reazione chimica, si produce calore, l'entalpia del sistema diminuisce; rH minore di zero.

Nelle reazioni endotermiche il calore di è assorbito e l'entalpia della miscela di reazione aumenta.

Da quanto detto si assume che i calori di reazione sono additivi.

Il calore di combustione di una sostanza che contiene C, N, O ed H è il calore per mole di sostanza, della razione con l'ossigeno necessario a produrre CO₂, N₂ e H₂O.

Per poter calcolare i calori di reazione per la formazione dei composti, bisogna partire dai calori di formazione degli elementi allo stato standard.