Equazioni termochimiche

La maggior parte delle reazioni chimiche si verificano a pressione atmosferica. In condizioni di pressione costante, la variazione di calore associata alla reazione:delta Q, è uguale alla variazione di entalpia;delta H, detta anche entalpia o calore di reazione. L'entalpia della reazione è la differenza fra le entalpie dei prodotti e dei reagenti.

Quando l'entalpia dei prodotti è maggiore dell'entalpia dei reagenti, il delta H è positivo. Tali reazioni assorbono il calore e sono endotermiche. Al contrario, se l'entalpia dei reagenti è maggiore dell'entalpia dei prodotti, delta H è negativo.

Tali reazioni rilasciano calore e sono esotermiche. Per qualsiasi reazione chimica, l'entità della variazione di entalpia associata dipende dalle quantità stechiometriche di reagenti e prodotti, come indicato dai coefficienti dell'equazione bilanciata. Un'equazione chimica bilanciata che include etichette di fase ed entalpia di reazione, delta H, è detta equazione termochimica.

Considerate la combustione del metano:una fonte primaria di carburante. La combustione del metano rilascia calore nell'ambiente circostante. La natura esotermica della reazione è indicata dalla variazione di entalpia negativa nell'equazione termochimica.

L'equazione per la combustione mostra che quando una mole di gas metano reagisce con 2 moli di ossigeno gassoso per produrre 1 mole di anidride carbonica e 2 moli di acqua liquida, 890, 8 kilojoule di calore vengono rilasciati nell'ambiente circostante. Il rapporto molare fra i reagenti o i prodotti e il calore di reazione può essere utilizzato come fattore di conversione per calcolare il calore scambiato durante la reazione. Se una bombola di gas contiene 25, 5 chilogrammi di metano, e tutto il metano contenuto nella bombola viene sottoposto a combustione, che quantità di calore verrà prodotta?

In generale, il piano concettuale è convertire la massa in mole e quindi i mole in calore di reazione. Per iniziare, 25, 5 chilogrammi vengono moltiplicati per 1000 per trovare la massa in grammi. Quindi, la massa del metano viene divisa per la sua massa molare:16, 0 grammi per mole, per produrre 1594 moli di metano.

Infine, utilizzando il fattore di conversione tra moli di metano e calore di reazione, 1594 moli di metano rilascia 14, 2 volte dieci ai 6 kilojoule di calore, che è il calore della reazione. Il risultato è negativo poiché la reazione è esotermica e il calore si disperde nella reazione.