Questa presentazione chiarisce il concetto di reazione esotermica-endotermica

1. Le reazioni chimiche

2. Una reazione chimica è un processo che porta
alla formazione di nuove sostanze, i prodotti,
trasformando profondamente le sostanze di
partenza, i reagenti.
reazione chimica
REAGENTI PRODOTTI

3. Sistema e ambiente
Si definiscono “sistemi chimici” le sostanze
(reagenti e prodotti) che partecipano alle
trasformazioni fisiche e chimiche della materia.
Tutto ciò che circonda il sistema viene definito
“ambiente”.
I sistemi aperti scambiano con l’ambiente sia
materia che energia.
energia
materia ambiente
sistema

4. I sistemi chiusi scambiano con l’ambiente
solo l’energia, ma non materia.
ambiente
sistema
I sistemi isolati non scambiano on
l’ambiente né materia né energia.
ambiente
sistema

5. Reazioni ed energia
Nel corso di una reazione chimica si rompono
dei legami e se ne formano di nuovi: il
passaggio dai reagenti ai prodotti è sempre
accompagnato da una variazione di energia
chimica potenziale. In molti casi l’energia
potenziale diminuisce , cioè i prodotti
possiedono un’energia potenziale inferiore a
quella dei reagenti, in altri casi accade
l’inverso. Queste trasformazioni energetiche
consistono, quasi sempre, in trasferimenti e
scambi di calore o lavoro, (ad esempio lavoro
elettrico in una pila o lavoro meccanico dovuto
all’espansione di un gas che si forma nel
corso di una reazione) tra sistema e ambiente.

6. Reazioni esotermiche
Le reazioni che avvengono con produzione di
calore, cioè trasferiscono energia dal sistema
all’ambiente, sono esotermiche.
C + O2 CO2 + calore
C6H12O6 + O2 6 CO2 + 6 H2O + calore
In questa reazione non risultano importanti i
prodotti di reazione, bensì il calore emesso.

7. Reazione esotermica
CALORE CALORE
SISTEMA
AMBIENTE

8. Il calore di reazione
Il calore emesso nel corso della reazione ha come fonte
l’energia dei legami delle molecole. Nella combustione
del metano, ad esempio:
H O O O
H C H + O C O + H H
H O O O
H H
L’energia immagazzinata nei legami C H del metano e nei
legami O O dell’ossigeno è maggiore dell’energia dei
legami C O dell’anidride carbonica e dei legami H O
dell’acqua. Parte dell’energia immagazzinata nei legami dei
reagenti si libera sotto forma di calore, il resto viene
immagazzinato nei legami prodotti. Si formano molecole più
stabili, con legami più forti.

9. Reazioni endotermiche
Si definiscono endotermiche le reazioni che
avvengono con assorbimento di calore
dall’ambiente.
N2 + O2 + energia 2NO
H2 + I2 + energia 2HI
CaCO3 + energia CaO + CO2

10. Reazione endotermica
CALORE CALORE
SISTEMA
AMBIENTE

11. L’energia e le sostanze chimiche
L’energia delle molecole è uguale alla somma
della loro energia cinetica e di quella
potenziale. L’energia cinetica si concretizza in
movimenti di traslazione (spostamento),
rotazione (su sé stesse), vibrazione
(oscillazione o variazione della distanza tra
atomi)

12. L’energia potenziale è legata alla posizione
reciproca delle particelle cariche che
compongono atomi, molecole e ioni.
L’energia potenziale delle particelle di carica
opposta è maggiore se esse sono lontane e
minore si sono vicine. Il contrario si ha per
le particelle con la stessa carica. Nel corso
di una reazione la posizione reciproca delle
particelle cariche si modifica, in seguito alla
rottura di alcuni legami e alla formazione di
altri. Si ha così una variazione dell’energia
potenziale.

13. Cl Cl H H
energia
molecole reagenti (H2 e Cl2)
H2 + Cl2 2HCl
H Cl H Cl
molecole prodotte (HCl)
Energia
Energia

14. L’entalpia
L’energia potenziale, l’energia di legame,
contenuta da ogni sostanza, viene definita
entalpia ed indicata con H. L’entalpia è una
grandezza estensiva, e, se riferita ad una mole
di sostanza, si definisce entalpia molare.
H = ENTALPIA

15. Se la reazione avviene a pressione costante, il
calore assorbito o emesso nel corso di reazione
coincide con la variazione di entalpia ΔH. Il
simbolo “Δ” indica variazione.
ΔH = H prodotti – H reagenti
In una reazione esotermica il ΔH è negativo.
ΔH < 0
In una reazione endotermica il ΔH è positivo.
ΔH > 0

16. REAZIONI ESOTERMICHE
reagenti
C(s) + O2(g)
ENTALPIA H
ΔH<0
CO2(g)
prodotti
Il ΔH è negativo, la reazione è esotermica

17. REAZIONI
ENDOTERMICHE
prodotti
2NO
ENTALPIA H
ΔH>0
N2 + O2
reagenti
Il ΔH è positivo, la reazione è endotermica

18. Calcolo del ΔH di una reazione con le
energie di legame
Con le energie di legame è possibile calcolare il calore (ΔH)
di una reazione tra sostanze gassose:
H H + Cl Cl 2H Cl
La reazione richiede due passaggi:
-Scissione delle molecole dei reagenti (processo che richiede
energia)
H H H + H
Energia per spezzare una mole di H2= + 436 kJ

19. Cl Cl Cl + Cl
Energia per spezzare una mole di Cl2= +242 kJ
Totale energia richiesta: +678 kJ
-Formazione dei legami nei prodotti di reazione (processo che
comporta emissione di energia)
H Cl
H Cl H Cl
H Cl
Energia liberata nella formazione di due moli di HCl=-862
kJ.
Calore di reazione ΔH = +687 kJ (energia necessaria per
rompere i legami vecchi) + (-862 kJ) (energia liberata nella
formazione dei legami nuovi)= -184 kJ. La reazione è
esotermica, perché il ΔH è negativo