Entalpia, entropia, energia libera di Gibbs. Esercizi svolti

Prima di affrontare la soluzione di alcuni esercizi di termodinamica ricordiamo alcune relazioni fondamentali:

ΔG = ΔH – TΔS

ΔG° = ΔH° – TΔS°

ΔG° = Σ n ΔGf°prodotti – Σ n ΔGf°reagenti

ΔS° = Σ n ΔS°prodotti – Σ n ΔS°reagenti

ΔH° = Σ n ΔH°prodotti – Σ n ΔH°reagenti

ΔG = ΔG° + RT ln Q

 

Esercizi svolti

1.Calcolare la variazione di energia libera standard per la combustione completa di una mole di metano e prevedere se la reazione è spontanea

La reazione di combustione del metano è:

CH4(g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (g)

Attingiamo ai dati termodinamici tabulati e applichiamo la formula ΔG° = Σ n ΔGf°prodotti – Σ n ΔGf°reagenti

Si ha:

ΔG° = ( 1 mol ) [ΔGf°CO2] + ( 2 mol) [ΔGf°H2O] – ( 1 mol) [ΔGf°CH4] – ( 2 mol) [ΔGf°O2] =

= ( 1 ) ( – 394.4 kJ/mol) + ( 2 mol) ( – 237.0 kJ/mol) – ( 1 mol) ( – 50.8 kJ/mol) – ( 2 mol) (0) = – 817.6 kJ

Poiché il valore di ΔG° è negativo ciò significa che la reazione è spontanea in accordo con la nostra esperienza quotidiana durante la quale vediamo che il metano brucia costituendo un importante combustibile

 

2.Determinare la variazione dell’entropia standard di decomposizione di una mole di carbonato di calcio secondo la reazione :

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

Attingiamo ai dati termodinamici tabulati e applichiamo la formula ΔS° = Σ n ΔS°prodotti – Σ n ΔS°reagenti

ΔS° = ( 1 mol) [ΔS°CaO] + ( 1 mol) [ΔS°CO2] – ( 1 mol) [ΔS°CaCO3] =

( 1 mol) [39.8J/mol K ] + ( 1 mol) [213.7J/mol K] – ( 1 mol) [92.9 J/mol K] = 160.6 J/K

 

3.Calcolare la variazione dell’energia libera standard per la reazione del precedente esempio da valori di ΔS°  e ΔH° .

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Author: Chimicamo

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