it Entalpia standard di reazione

L'entalpia standard di reazione, $\Delta _{\mathrm {r} }H^{\circ }$ , è la variazione di entalpia associata a una reazione chimica tra elementi e/o composti allo stato standard, cioè presi puri nella loro forma più stabile alla temperatura d'interesse e alla pressione standard, definita come 100 kPa (1 bar).^[1]

Viene solitamente riportata come entalpia molare standard di reazione, $\Delta _{\mathrm {r} }{\hat {H}}^{\circ }$ . La sua unità di misura, nel sistema internazionale, è quindi $\left[\mathrm {J} \,\mathrm {mol} ^{-1}\right]$ .

Per una generica reazione chimica l'entalpia molare standard di reazione può essere ricavata, grazie alla legge di Hess, dalla seguente relazione:^[2]

\Delta _{\mathrm {r} }{\hat {H}}^{\circ }=\sum _{i}\nu _{i}\cdot \Delta _{\mathrm {f} }{\hat {H}}_{i}^{\circ }=\sum _{prodotti}{|\nu _{i}|\cdot \Delta _{\mathrm {f} }{\hat {H}}_{i}^{\circ }}-\sum _{reagenti}{|\nu _{i}|\cdot \Delta _{\mathrm {f} }{\hat {H}}_{i}^{\circ }}

dove $\Delta _{\mathrm {f} }{\hat {H}}^{\circ }$ è l'entalpia standard di formazione molare e $\nu$ è il numero stechiometrico.^[3]

L'entalpia standard di reazione assume valori negativi se è associata ad una reazione esotermica, e valori positivi se è associata ad una reazione endotermica, nelle condizioni di T e p considerate.

Formalmente, l'entalpia molare di reazione è funzione di temperatura e pressione $\Delta _{\mathrm {r} }{\hat {H}}(T,p)$ ma per pressioni medio-basse è quasi indipendente dalla pressione, quindi si può considerare $\Delta _{\mathrm {r} }{\hat {H}}(T)$ .^[4] L'entalpia di reazione in funzione della temperatura può essere calcolata applicando l'equazione di Kirchhoff:

\Delta _{\mathrm {r} }{\hat {H}}(T)=\Delta _{\mathrm {f} }{\hat {H}}^{\circ }+\int _{T^{\circ }}^{T}\Delta C_{m,\,p}\mathrm {d} T

dove $\Delta C_{m,\,p}=\sum _{prodotti}|\nu |\cdot C_{m,\,p}-\sum _{reagenti}|\nu |\cdot C_{m,\,p}$

con $C_{m,\,p}$ capacità termica molare a pressione costante.

L'entalpia di reazione dipende anche dallo stato di aggregazione (liquido, gas. etc.) dei reagenti e dei prodotti.^[4]

Tramite la calorimetria è possibile determinare l'entalpia di reazione sperimentalmente.

Esempio

Per la reazione:

{\ce {4NH3(g)\ +\ 5O2(g)\to 4NO(g)\ +\ 6H2O(g)}}

$\Delta _{\mathrm {r} }H^{\circ }$ si calcola nel seguente modo:

\Delta _{\mathrm {r} }H^{\circ }=4\cdot \Delta _{\mathrm {f} }H^{\circ }(\mathrm {NO,g} )+6\cdot \Delta _{\mathrm {f} }H^{\circ }(\mathrm {H_{2}O,g} )-4\cdot \Delta _{\mathrm {f} }H^{\circ }(\mathrm {NH_{3},g} )

dove è stato omesso il contributo dato dall'ossigeno in quanto l'entalpia standard di formazione degli elementi è posta, per convenzione, pari a 0.

Note

^ IUPAC Green Book 2.11.1 (v)
^ Felder Rousseau Ch. 9.3.
^ Il numero stechiometrico è pari al coefficiente stechiometrico preceduto da un segno + per i prodotti e da un segno - per i reagenti.
^ ^a ^b Felder Rousseau Ch. 9.1.

Bibliografia

(EN) IUPAC, Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry, 3ª ed., RSC Publisching, 2007, ISBN 9780854044337.
Richard M. Felder e Ronald W. Rousseau, Elementary principles of chemical processes, 3ª ed., John Wiley & Sons, Inc., 2005, ISBN 0-471-68757-X.

Voci correlate

Collegamenti esterni

(EN) enthalpy of reaction, su Enciclopedia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc.

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Portale Termodinamica

[1] IUPAC Green Book 2.11.1 (v)

[2] Felder Rousseau Ch. 9.3.

[3] Il numero stechiometrico è pari al coefficiente stechiometrico preceduto da un segno + per i prodotti e da un segno - per i reagenti.

[:0-4] Felder Rousseau Ch. 9.1.

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