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Home Chimica Fisica

Entalpia standard di formazione

di Massimiliano Balzano
24 Marzo 2023
in Chimica Fisica, Termodinamica
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entalpia standard di formazione-chimicamo

entalpia standard di formazione-chimicamo

L'entalpia standard di formazione di una sostanza è l'energia necessaria per preparare una mole di quella sostanza a partire dai suoi elementi allo stato standard.

Per determinare l'entalpia standard di formazione si può anche ricorrere alla legge di Hess.

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L'entalpia è una funzione di stato definita dalla somma dell'energia interna e del prodotto tra la pressione e il volume:

H = U + pV

Dell'entalpia non è noto il valore assoluto, ma ciò che interessa è la variazione di entalpia in seguito a una reazione, che è ottenuto sperimentalmente per via diretta o sfruttando la legge di Hess per via indiretta.

Esempi

Consideriamo la reazione di sintesi dell'acido cloridrico:

½  H2(g) +  ½   Cl2(g) = HCl(g)

La variazione di entalpia correlata a questa reazione è data dalla differenza dell'entalpia di una mole di acido cloridrico meno la somma dell'entalpia di ½ mole di idrogeno e di ½ mole di cloro.

Poiché l'entalpia è legata all'energia interna la quale a sua volta è legata alla temperatura risulta evidente che la variazione di entalpia è diversa, per la stessa reazione, al variare della temperatura a cui essa avviene nonché allo stato di aggregazione delle sostanze partecipanti alla reazione.

Per uniformità di valutazione ci si riferisce a un arbitrario riferimento detto stato standard. Esso è definito come lo stato di aggregazione che l'elemento presenta alla pressione di 25 °C (298 K) e alla pressione di 1 atm.

Inoltre, per convenzione, a ciascun elemento nel suo stato standard è attribuito un valore di entalpia pari a zero.

Nel caso di due o più sostanze che alla temperatura di 25 °C sotto la pressione di 1 atm siano gassose, lo stato standard di ciascuna di esse si verifica  quando le rispettive pressioni parziali siano di 1 atm.

Pertanto per la reazione

½ H2 + ½  Cl2= HCl

in cui tutte le specie sono allo stato gassoso e alla pressione di 1 atm

La quantità di calore scambiato dal sistema con l'ambiente coincide con l'entalpia standard di formazione dell'acido cloridrico.

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Tale grandezza detta entalpia standard di formazione è simboleggiata con il simbolo H° in cui l'indice “°” indica che sia i reagenti che i prodotti di reazione si trovano nei rispettivi stati standard.

Poiché ΔH° = H°fin – H°in = H°prodotti –H°reagenti = H°HCl – ( ½ H°H2 + ½H°Cl2)

Essendo H°H2 = 0 e H°Cl2= 0

Si ha ΔH° = H°HCl

Come ulteriore esempio consideriamo la reazione di una mole di idrogeno gassoso ( p = 1 atm) e mezza mole di ossigeno gassoso ( p= 1 atm)  secondo la reazione :

H2(g) + ½ O2(g) = H2O(l)

Per ogni mole di acqua liquida formatasi sono liberate dal sistema 68.32 kcal/mol ovvero ΔH° = – 68.32 kcal/mol quindi una mole di acqua liquida ( ovvero 18.02 g)  è ottenuta a partire dai suoi elementi nei rispettivi stati standard : tale valore coincide con l'entalpia standard di formazione.

Un'altra importante applicazione della legge di Hess è quella di poter calcolare il ΔH° relativo a qualsiasi reazione facendo uso dei valori tabulati delle entalpie standard di formazione delle sostanze.

Esempio

Ad esempio consideriamo la reazione

CH4(g) + 2 O2(g) = CO2(g) + 2 H2O(l)

Detta ΔH° la variazione di entalpia  possiamo scrivere :

ΔH° = ∑H°prodotti – ∑H°reagenti

Quindi  ΔH° = [H°CO2 – 2 H°H2O] – [H°CH4 -2 H°O2]

Poiché dai dati tabulati risulta  che H° è data da:
CO2= – 94.05 kcal/mol

H2O = – 68.32 kcal/mol

O2 = 0.00 ( per convenzione)

CH4 = – 17.89 kcal/mol

Sostituendo si ha : – 94.05 + [2 · ( – 68.32)] – [(- 17.89) + 0.00] = -212.8 kcal/mol

Tale risultato indica che per ogni mole di metano che reagisce ( p = 1 atm) con due moli di ossigeno (p = 1 atm) . Si formano una mole di anidride carbonica ( p = 1 atm) e due moli di acqua liquida sotto il vincolo della pressione costante. Nella reazione sono liberate 212,8 kcal ovvero la variazione di entalpia standard ΔH° della reazione è pari a – 212.8 kcal.

 

 

 

 

 

 

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Tags: entalpiaesercizistato standard

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Il Progetto Chimicamo

Massimiliano Balzano, ideatore e creatore di questo sito; dottore di Scienza e Ingegneria dei Materiali presso l’Università Federico II di Napoli. Da sempre amante della chimica, è cultore della materia nonché autodidatta. Diplomato al Liceo Artistico Giorgio de Chirico di Torre Annunziata.


Maurizia Gagliano, ha collaborato alla realizzazione del sito. Laureata in Chimica ed iscritta all’Ordine professionale. Ha superato il concorso ordinario per esami e titoli per l’insegnamento di Chimica e Tecnologie Chimiche. Docente.

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