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Home Termodinamica

Variazione di energia libera

di Chimicamo
19 Ottobre 2022
in Termodinamica, Chimica
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Calcolo dell’energia libera-chimicamo

Calcolo dell’energia libera-chimicamo

La variazione di energia libera per le trasformazioni fisiche o per reazioni chimiche è calcolata da dati termodinamici relativi allo stato standard. In essi sono riportate le variazioni di entalpia e di entropia per cui ΔG° = ΔH° – T ΔS°

L'energia libera di Gibbs G è una funzione di stato definita come G = H – TS essendo H l'entalpia, S l'entropia e T la temperatura.

L'energia libera è una grandezza termodinamica la cui variazione, nel corso di una reazione consente di prevederne la spontaneità. Infatti s mentre se ΔG > 0 la reazione non avviene spontaneamente.

Poiché l'energia libera è una funzione di stato il suo valore dipende solo dalle condizioni dello stato iniziale e finale del sistema.

Un metodo per calcolare

Conoscendo il valore dell'energia libera del sistema chimico allo stato iniziale e si può ottenere ΔG tramite la relazione:

ΔG = ∑ Gprodotti  – ∑ Greagenti

Esercizi

  • Calcolare la variazione di energia libera relativa al processo di vaporizzazione dell'acqua a 25°C

La trasformazione fisica viene scritta come:

H2O(l) → H2O(g)

I dati termodinamici relativi a questa trasformazione sono:

ADVERTISEMENTS
Sostanza ΔH°f (kJ/mol) S°f (J/K ·mol)
H2O(l) -286.83 70.0
H2O(g) -241.82 188.8

 

La temperatura è pari a 298 K e si considera il processo relativo a 1 mole di acqua

LEGGI ANCHE   Acido di Lewis: calcolo del pH

ΔH° =  ΔH°f (H2O(g) ) – ΔH°f (H2O(l) ) = – 241.82 – ( – 286.83) = + 45.01 kJ

ΔS° = (1 mol) S°f(H2O(g)) – (1 mol) S°f(H2O(l)) = (1 mol) 188.8 – (1 mol) 70.0 = 118.8 J/K

T ΔS° = 298 K · 118.8 J/K = 35402 J = 35.4 kJ

ΔG° = ΔH° – T ΔS° = + 45.01 kJ – 35.4 kJ  = + 9.61 kJ  > 0 quindi la trasformazione non è spontanea

  • Calcolare la variazione di energia libera allo stato standard relativa alla reazione di decomposizione dell'ossido di mercurio (II):

HgO(s) → Hg(l) + ½ O2(g)

I dati termodinamici relativi a questa trasformazione sono:

Sostanza ΔH°f (kJ/mol) S°f (J/K ·mol)
HgO(s) -90.46 71.13
Hg(l) 0 75.9
O2(g) 0 205.2

Tenendo conto del coefficiente stechiometrico di O2 si ha:

ΔH° =  [ 1(ΔH°f Hg(l) + ½ ΔH°f (O2)] – 1 (ΔH°f(HgO(s)) = 1(0) – ½ (0) – (-58.43) = + 90.46 kJ

ΔS° = [ 1(ΔS°f Hg(l) + ½ ΔS°f (O2)] – 1 (ΔS°f(HgO(s)) = [ 1(75.9)+ ½ (205.2)] – 1(71.13) = 107.4 J/K

T ΔS° = 298 K · 107.4 J/K =32005 J = 32.0 kJ

ΔG° = ΔH° – T ΔS° = + 90.46 kJ – 32.0 kJ = + 56.5 kJ > 0 quindi la reazione non è spontanea

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Tags: dati termodinamicidecomposizioneenergia liberaentalpiaentropiaprocessi spontaneivaporizzazione

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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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