Nozioni di base sull'energia

Perché il sodio metallico reagisce con l'acqua per produrre idrogeno gassoso, ma il cloruro di sodio si dissolve semplicemente? Ciò può essere spiegato studiando la relazione fra chimica ed energia, chiamata termochimica"Tutte le forme di materia sono associate all'energia, che può essere misurata come calore o lavoro. I due principali tipi di energia sono l'energia potenziale e cinetica.

L'energia potenziale descrive le forze posizionali che agiscono sull'oggetto. Un sasso in cima a una collina ha più energia potenziale di un sasso in pianura perché il sasso sulla collina è più lontano dal centro di massa della Terra. L'energia cinetica è l'energia di un oggetto in movimento.

Se un sasso viene spinto dalla collina, perde energia potenziale ma guadagna energia cinetica mentre si muove. Questo vale anche per gli atomi o le molecole che compongono un oggetto. Un oggetto a riposo ha ancora energia cinetica perché i suoi atomi componenti possono vibrare.

Questa forma di energia cinetica è chiamata energia termica. Un oggetto ha un'energia cinetica più elevata e di conseguenza un'energia termica maggiore quando gli atomi si muovono più vigorosamente. Questo oggetto è percepito come caldo.

Le molecole hanno anche un'energia potenziale chiamata energia chimica, che è associata alla posizione relativa di elettroni e nuclei. Durante una reazione, l'energia chimica viene convertita in altre forme di energia, come la luce, oppure viene rilasciata energia, come sotto forma di calore. La quantità di energia trasformata dipende dalla struttura molecolare dei reagenti.

In una lampada a gas, l'acetilene si trasforma in anidride carbonica e acqua, rilasciando una grande quantità di energia sotto forma di luce. D'altra parte, l'aggiunta di idrossido di sodio all'acido cloridrico, rilascia una quantità minore di energia, sotto forma di calore. Per studiare i cambiamenti energetici, ci può aiutare dividere l'universo in un sistema"che contiene il processo osservato, e l'ambiente circostante"che è tutto il resto.

Il sistema può essere aperto, il che significa che sia l'energia che la massa possono essere scambiate tra il sistema e l'ambiente circostante. Il sistema può essere chiuso, dove viene scambiata solo energia, oppure il sistema può essere isolato, dove non vengono scambiate né massa né energia.