G h t s
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Δ G = Δ H - T Δ S PowerPoint PPT Presentation


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Δ G = Δ H - T Δ S. Ogni reazione chimica è caratterizzata da scambio di calore: si chiama esotermica una reazione che avvenga con liberazione di calore si chiama endotermica una reazione che avvenga con assorbimento di calore. Ogni reazione chimica è caratterizzata da scambio di calore:

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Δ G = Δ H - T Δ S

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Presentation Transcript


G h t s

G = H - T S


G h t s

Ogni reazione chimica caratterizzata da scambio di calore:

si chiama esotermica una reazione che avvenga con liberazione di calore

si chiama endotermica una reazione che avvenga con assorbimento di calore


G h t s

  • Ogni reazione chimica caratterizzata da scambio di calore:

  • si chiama esotermica una reazione che avvenga con liberazione di calore

  • si chiama endotermica una reazione che avvenga con assorbimento di calore


G h t s

Gli effetti termici si spiegano con il calore richiesto per la formazione o la rottura dei legami:

una reazione in cui viene assorbito pi calore per rompere i legami dei reagenti di quello liberato nella formazione dei legami dei prodotti endotermica

R

P


G h t s

Invece una reazione in cui viene assorbito meno calore per rompere i legami dei reagenti di quello liberato nella formazione dei legami dei prodotti esotermica

R

P


G h t s

Gli effetti termici delle reazioni possono essere descritti in base ai contenuto di calore (entalpia) di una sostanza


G h t s

Reazione esotermica


G h t s

Reazione endotermica


G h t s

La liberazione di calore da parte del processo potrebbe sembrare un criterio visto che spesso le reazioni esotermiche sono spontanee...ma anche lacqua, nel divenire ghiaccio libera calore. La solidificazione avviene per spontaneamente solo se si al di sotto di 0C!


G h t s

Inoltre ci sono reazioni che avvengono spontaneamente con assorbimento di calore come dimostrano le buste di ghiaccio istantaneo, o pi semplicemente quando mescoliamo un po di zucchero in acqua.


G h t s

  • Non il verso del passaggio di calore quello che pu determinare la spontaneit di un processo.


G h t s

  • Il disordine un criterio da prendere in considerazione per sapere se un processo avviene spontaneamente visto che:

    un sistema disordinato ha pi probabilit di esistere rispetto a uno ordinato.


G h t s

Analogamente molto pi probabile che

  • le molecole di un soluto diffondano omogeneamente nel solvente

  • Le molecole di due gas si diperdano le une nelle altre


G h t s

Questo perch uno solo il possibile stato ordinato mentre molti sono quelli disordinati!


G h t s

Uff! Basta. Non posso fare tutti i sistemi disordinati. In realt 6 palle blu e 6 palle gialle possono disporsi in 1324 modi: 1 solo quello ordinato con sei palle sopra e sei palle sotto. Tutte le altre 1323 disposizioni sono disordinate rispetto a quella scelta.


G h t s

Il numero di oggetti considerati in questo esempio in realt irrisorio rispetto a un litro di aria a c.n. in cui sono contenute 5,41021molecole di ossigeno e 2,151022molecole di azoto!


G h t s

In una reazione chimica il disordine aumenta quando:

  • si ottengono prodotti gassosi a partire da reagenti liquidi o solidi

  • il numero delle molecole gassose aumenta PCl5(g) PCl3(g) + Cl2(g)


G h t s

Come esiste una funzione di stato che rappresenta il calore scambiato a pressione costante, cio lentalpia, altrettanto esiste una funzione di stato che descrive la probabilit di esistere di un sistema: lentropia


G h t s

Per valutare se una reazione avviene spontaneamente dovremo tenere conto di entrambe le funzioni di stato considerate e anche della temperatura, tutte combinate nella relazione:

G = H - T S

che d appunto la variazione di energia libera da cui dipende la spontaneit o meno di una reazione


G h t s

Analizziamo i casi possibili

Primo caso

Se H <0 (aspetto entalpico favorevole) S> 0 (aspetto entropico favorevole)

G non pu che essere negativo. Infatti:

G = H - T S

Primo caso

negativo, dato che la T sempre positiva

negativo

negativo


G h t s

Indipendentemente dal valore della temperatura il termine - T S sempre negativo

Primo caso

kJ

G

G

G

H

-T S

-T S

-T S

La reazione sempre spontanea

Troppo noioso! G sempre negativo


G h t s

Primo caso

In altre parole, una reazione che avvenga con liberazione di calore e aumento del disordine sempre spontanea, indipendentemente dalla temperatura.

C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(g)


G h t s

Secondo caso

Secondo caso

Se H <0 (aspetto entalpico favorevole) S <0 (aspetto entropico sfavorevole)

G ha un segno che dipende dai valori reciproci.

Il fattore che decide tutto la temperatura che moltiplica il fattore entropico.


G h t s

-T S

Secondo caso

-T S

kJ

G

G

H

kJ

H

A temperature basse il termine -T S piccolo in valore assoluto e non supera il H: la reazione

SPONTANEA

A temperature alte il termine -T S grande in valore assoluto e supera il H: la reazione

NON SPONTANEA

Uhm, avvincente! Bisogna pensarci!


G h t s

Secondo caso

Riassumendo il comportamento con la temperatura

Se H<0 (aspetto entalpico favorevole) S<0 (aspetto entropico sfavorevole)

G < 0 per T<H/S

G > 0 per T>H/S


G h t s

Secondo caso

E un caso molto comune che si verifica per tutte le reazioni esotermiche che avvengano con diminuzione del disordine:

2 SO2(g) + O2(g) 2 SO3(g)

oppure

N2(g) + 3 H2 2 NH3

Bisogna raffreddare!!


G h t s

Terzo caso

Terzo caso

Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S <0 (aspetto entropico sfavorevole)

G non pu che essere positivo. Infatti:

G = H - T S

positivo

positivo

positivo, dato che la T sempre positiva


G h t s

Indipendentemente dal valore della temperatura il termine - T S sempre positivo

Terzo caso

G

kJ

G

G

-T S

-T S

H

-T S

La reazione sempre non spontanea

Troppo noioso! G sempre positivo


G h t s

Terzo caso

In altre parole, una reazione che avvenga con assorbimento di calore e diminuzione del disordine non mai spontanea, indipendentemente dalla temperatura.

12 CO2(g) + 6 H2O(g) 2 C6H6(l) + 15 O2(g)


G h t s

Quarto caso

Quarto caso

Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S >0 (aspetto entropico favorevole)

G ha un segno che dipende dai valori reciproci.

Il fattore che decide tutto la temperatura che moltiplica il fattore entropico.


G h t s

Quarto caso

H

H

kJ

kJ

G

-T S

G

-T S

A temperature basse il termine -T S piccolo in valore assoluto e non supera il H: la reazione NON SPONTANEA

A temperature alte il termine -T S grande in valore assoluto e supera il H: la reazione

SPONTANEA

Uhm, avvincente! Bisogna pensarci!


G h t s

Quarto caso

Riassumendo il comportamento con la temperatura

Se H >0 (aspetto entalpico sfavorevole) S >0 (aspetto entropico favorevole)

G > 0 per T<H/S

G < 0 per T>H/S


G h t s

Quarto caso

E un caso molto comune che si verifica per tutte le reazioni endotermiche che avvengano con aumento del disordine:

CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)

Bisogna riscaldare!!


G h t s

Magari sudando un p, siamo arrivati a costruire questa tavola riassuntiva


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