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RELAZIONE ESOTERMICHE ED ENDOTERMICHE = CALORE DI REAZIONE

scienze della materia




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RELAZIONE ESOTERMICHE ED ENDOTERMICHE



Alcune reazioni chimiche avvengono con sviluppo di calore o con assorbimento di calore; poiché le reazioni chimiche comportano un riassetto degli elettroni e dei reagenti, è necessario che i reagenti superino una barriera energetica, detta ENERGIA DI ATTIVAZIONE.

Perché una reazione chimica possa aver luogo, si devono verificare le seguenti condizioni:

I reagenti devono urtarsi;

L'urto deve avvenire secondo un'opportuna 313j99d direzione;

Le sostanze devono possedere l'energia necessaria per superare la barriera energetica






Quando le sostanze sono in condizione di poter superare la barriera energetica, si possono verificare due situazioni:

Il contenuto di energia dei prodotti di reazione è superiore a quello delle sostanze reagenti: la reazione è endotermica, cioè è necessario somministrare continuamente energia per farla avvenire.

Il contenuto di energia dei prodotti è inferiore a quello dei reagenti: la reazione è esotermica, cioè avviene con sviluppo di calore, ed è prodotto calore.


CALORE DI REAZIONE:

Il calore di reazione (espresso in cal/mol) è la quantità di calore che viene liberato o consumato in una reazione chimica. Esso dipende dallo stato di aggregazione dei reagenti e dalla temperatura.


FATTORI TERMODINAMICI:


ENTALPIA

L'entalpia (dal greco "entalpo" = riscaldo) è una grandezza termodinamica estensiva (kcal/mole) che esprime il contenuto termico o calorico di un sistema. In una reazione interessa più che altro conoscere il DH cioè la variazione di entalpia tra lo stato iniziale (reagenti) e quello finale (prodotti). Il DH è una funzione di stato, cioè una grandezza che dipende solo dallo stato iniziale e finale e non dal percorso intrapreso per arrivare a quest'ultimo.


ENTROPIA

L'entropia (dal greco "entropé" = trasformazione all'interno) è una grandezza termodinamica esprimibile in cal/°k (calorie/gradi Kelvin), che rappresenta il grado di disordine di un sistema. Analogamente a quanto detto per l'entalpia, in una reazione, più che i valori assoluti, interessa conoscere la sua variazione o DS. L'aumento di entropia di un sistema dipende da:

Lo stato dei reagenti in confronto a quello dei prodotti: lo stato più ordinato è quello solido poi quello liquido e infine quello gassoso

Il tipo di sostanza: se è un composto o un elemento, un composto è più ordinato rispetto un elemento


TIPO DI REAZIONE

SEMPLICE SCAMBIO: in queste reazioni, un elemento sposta un alto elemento da un composto, formando contemporaneamente un altro composto.

DOPPIO SCAMBIO: in queste reazione vi è uno scambio da un composto a un altro di due metalli, o di un metallo e dell'idrogeno; di conseguenza, si formano altri due composti differenti.

SINTESI: In queste relazioni due o più sostanze pure, relativamente semplici, formano un composto più complesso.

DECOMPOSIZIONE: In queste relazioni, una sostanza pure complessa viene scomposta in sostanze più semplici.

DI COMBUSTIONE: sono caratterizzate dalla produzione  di notevoli quantità di calore o di luce



n. Reazione

Ti

Tf

t

Calore














































Reazione di idratazione

Esotermica

-Δh

+Δs

+8 Δt


NaOH (s)+H2o NaOH (aq)


E' una reazione di idratazione perchè entra in gioco solo l'acqua e la sostanza compie l'idrolisi. La reazione è esotermica perché il reagente aveva energia in più che ha rilasciato reagendo quindi la reazione produce energia.

Ha una entalpia negativa -Δh. È calore di reazione negativo perché quando, nel passaggio dai reagenti ai prodotti, la reazione sviluppa calore, si ha una diminuzione di energia chimica: il segno negativo del calore di reazione indica che l'energia chimica dei prodotti è inferiore a quella dei reagenti.

Per quanto riguarda l'entropia si passa dallo stato solido dei reagente a quello acquoso dei prodotti qundi aumenta il disordine nella reazione percui è +Δs. Siccome si ha entropia positiva e entalpia negativa la reazione è FAVORITA.




Reazione di idratazione

Endotermica

+Δh

+Δs

-4 Δt


NH2NO3 (s) + H2O NH4NO3 (aq)


Il tipo di reazione è di idratazione per gli stessi motive prima citati. La reazione ha bisogno di calore per svolgersi quindi immagazzina calore per questo si può definire endotermica. L'entalpia è positiva. Al calore di reazione viene assegnato segno positivo. In questo caso, l'energia chimica dei prodotti è maggiore di quella dei reagenti. L'entropia è positiva perché aumenta il disordine passando dallo stato solido dei reagenti a quello liquido dei prodotti. Siccome +Δh e +Δs la reazione è favorita dal punto di vista dell'entropia.








Reazione di idratazione

NON HA REAGITO


NaCl (s) + H2O NCl (aq)


Si tratta di una reazione di sintesi. Siccome la reazione non ci sono state variazioni tra temperatura iniziale e finale si può dire che non è avvenuta nessuna reazione.





Reazione di sintesi

Esotermica

-Δh

+Δs

+1 Δt


CaO (s) + H2O(l) Ca (OH)2 (aq)


é una reazione di sintesi. Viene prodotto calore quindi è esotermica. Ha un Δh negativo. E un calore di reazione negativo. Siccome si passa da uno stato solido a uno liquido si ha un aumento del disordine fra le particelle percui +Δs. La reazione è FAVORITA





Reazione di scambio

Esotermica

-Δh

Δs=0

+16 Δt


HCl (aq) + NaOH (aq)  NaCl (aq) + H2O (L)


è una reazione di scambio perché avviene uno scambio di elementi fra reagenti e prodotti. Viene prodotto calore percui è esotermica. Si ha -Δh. Siccome non ci sono trasformazioni da reagenti a prodotti per quanto riguarda lo stato e neanche per quanto riguarda il tipo di aggregazione fra le molecole, il Δs è = 0. la reazione è FAVORITA dal punto di vista entalpico.









Reazione di scambio

Esotermica

-Δh

Δs=0

+19 Δt



CH2COOH (aq) + NaOH (aq) CH3COONI (aq) + H2O (L)


è una reazione di scambio. Viene emesso un grande quantitativo di calore quindi è esotermica. Il Δh è negativo. Siccome non ci sono cambiamenti per quanto riguarda lo stato dei corpi e il tipo di aggregazione fra le molecole il Δs = 0. la reazione è FAVORITA dal punto di vista entalpico.






Reazione di scambio

Endotermica

-Δh

+Δs

-8 Δt



HCl (aq) + NaHCO3 (aq) NaCl (aq) + H2O (L) + CO2 (g)


è una reazione di scambio. Viene emesso calore quindi è una reazione esotermica. Il Δh è negativo. E il calore di reazione positivo. Siccome si passa da uno stato acquoso dei reagenti a uno gassoso dei prodotti, la reazione ha +Δs perché aumenta il disordine fra le particelle. La reazione è FAVORITA dal punto di vista entalpico.





Reazione di scambio

+Δs

-Δh

+4 Δt


Cu + Zn ZnSO4 + Cu


è una reazione di scambio, viene emesso calore quindi è esotermica. Il Δh è negativo. E al calore di reazione viene attribuito valore negativo. Aumenta l'entalpia far i reagenti e i prodotti. La reazione può essere definita favorita sia dal punto di vista antropico che entalpico.







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