Le diverse forme di entalpia e gli esercizi svolti
La variazione di entalpia di un sistema è uguale al calore assorbito o ceduto a pressione costante. Si possono distinguere diverse forme di entalpia a seconda del tipo di processo.
Ad esempio, l’entalpia di vaporizzazione rappresenta il calore necessario per trasformare una mole di sostanza dallo stato liquido a quello gassoso. Allo stesso modo, l’entalpia di fusione indica il calore necessario per passare dalla fase cristallina a quella liquida.
Un’altra forma di entalpia è l’entalpia di combustione, che rappresenta la quantità di calore liberata durante una reazione di combustione. Inoltre, c’è l’entalpia di reazione, che indica la quantità di calore liberata o assorbita durante una reazione.
L’entalpia di formazione di un composto è la variazione di entalpia associata alla sua formazione dai suoi elementi costitutivi.
La variazione di entalpia è influenzata da vari fattori come la temperatura, la pressione e lo stato dei reagenti e dei prodotti (solido, liquido, gassoso, o in soluzione acquosa).
Quando tutti i reagenti e i prodotti si trovano nei loro stati standard, la variazione di entalpia è definita come entalpia standard di reazione, indicata con ΔH°.
È importante ricordare che lo stato standard di una sostanza è la forma più stabile a 298 K e alla pressione di 1 atm.
Per esprimere l’entalpia standard di formazione, si associa a ogni composto una variazione di entalpia relativa alla formazione di una mole di sostanza dai suoi elementi quando tutti si trovano nei rispettivi stati standard.
Infine, la variazione di entalpia di una reazione (ΔH°rxn) può essere determinata dalle entalpie standard di formazione (ΔH°f) attraverso la legge di Hess.
Esercizi pratici
Un esercizio comune riguarda il calcolo della variazione di entalpia ΔH°rxn relativa alla reazione di combustione del propano:
C3H8(gas) + 5 O2(gas) → 3 CO2(gas) + 4 H2O(l).
Per risolvere questo problema, è necessario calcolare la variazione di entalpia dei reagenti e dei prodotti.
Le variazioni di entalpia dei reagenti e dei prodotti sono calcolate dalla somma delle entalpie standard di formazione dei loro costituenti.
Ad esempio, la variazione di entalpia di formazione ΔH°f del propano dai suoi costituenti nello stato standard è -103.85 kJ/mol, mentre la variazione di entalpia standard di formazione ΔH°f dei prodotti è – 2323.7 kJ.
La variazione di entalpia della reazione di combustione è data dalla differenza tra l’entalpia dei prodotti e quella dei reagenti, portando al risultato ΔH°rxn = – 2219.8 kJ.
In questo modo, attraverso il calcolo delle variazioni di entalpia è possibile studiare le reazioni chimiche e determinare i flussi energetici correlati a tali processi.
