Capitolo Trasformazioni della materia, energia e ambiente

L’entalpia delle sostanze e le trasformazioni della materia

Reazioni chimiche e calcolo della variazione di entalpia

Vediamo ora come è possibile, utilizzando i valori di entalpia di formazione tabulati, calcolare la variazione dell’entalpia di una reazione e quindi stabilire a priori se la reazione è esoenergetica o endoenergetica.

Consideriamo, per esempio, l’equazione della reazione di scomposizione dell’urea con l’acqua:

CO(NH2)2(s) + H2O(l) → CO2(g) + 2 NH3(g)

Sappiamo che non è possibile conoscere il valore dell’entalpia delle sostanze, ma conosciamo il ∆H di formazione delle sostanze stesse. Per questo motivo la relazione che consente di ricavare la variazione di entalpia di una reazione diventa la seguente:

H° = ∑∆H°ƒ prodotti − ∑∆H°ƒ reagenti

Riscriviamo l’espressione riportando la somma (∑) delle entalpie standard di formazione dei reagenti e dei prodotti, ricordando che queste vanno moltiplicate per i corrispondenti coefficienti stechiometrici:

 

Riportiamo poi nella relazione i valori di ∆H°ƒ delle sostanze:

H° = [1 mol ∙ (−393,51 kJ/mol) + 2 mol ∙ (−46,11 kJ/mol)] − [1 mol ∙
(−333,51 kJ/mol) + 1 mol ∙ (−285,83 kJ/mol)] = +133,61 kJ

 

Dato che la variazione di entalpia è positiva (∆H° > 0) e che quindi l’entalpia di formazione dei reagenti è minore di quella dei prodotti, si deve concludere che la reazione è endoenergetica.

Occorre aggiungere che le reazioni ben difficilmente avvengono nelle condizioni standard, quindi non si potrebbero usare i valori di ∆H°ƒ riportati in tabella ma valori opportunamente corretti. Tuttavia, il valore di ∆H delle reazioni può essere ugualmente calcolato con sufficiente approssimazione utilizzando i valori della tabella purché nelle condizioni operative lo stato fisico dei reagenti e dei prodotti sia uguale a quello che caratterizza le sostanze nel loro stato standard. 

 

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L’idrogeno può essere prodotto su scala industriale con un processo chiamato reforming del metano. L’equazione che descrive il processo è la seguente:

CH4(g) + H2O(g) → CO(g) + 3 H2(g)

Determina il ∆H della trasformazione.


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