Dispense VERIFICATO
chimica generale
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Di cosa parla
- Processi Spontanei: Una reazione è spontanea se avviene senza intervento esterno in opportune condizioni. I processi spontanei in una direzione non sono spontanei nella direzione opposta.
- Esempi di Spontaneità: Il calore fluisce da caldo a freddo, l'espansione di un gas nel vuoto, la reazione di sodio con acqua e la formazione di ruggine sono tutti esempi di processi spontanei. Il loro inverso non lo è.
- Spontaneità e Caos: I processi spontanei tendono a disperdere energia e aumentare il disordine, o caoticità, del sistema.
- Dipendenza dalla Temperatura: La spontaneità di un processo può dipendere dalla temperatura (es. ghiaccio che fonde sopra 0°C e solidifica sotto 0°C).
- Entropia (S): L'entropia è una misura della caoticità o del disordine di un sistema ed è una funzione di stato. La variazione di entropia (ΔS) per un processo reversibile e isotermo è data da ΔS = qrev/T.
- Secondo Principio della Termodinamica: L'entropia dell'universo aumenta nei processi spontanei (ΔSuniverso > 0) e rimane costante nei processi reversibili (ΔSuniverso = 0).
- Fattori che Aumentano l'Entropia: La formazione di gas da liquidi o solidi, la formazione di liquidi o soluzioni da solidi, e l'aumento del numero di molecole di gas generalmente portano a un aumento di entropia (ΔS > 0).
- Terzo Principio della Termodinamica: L'entropia di una sostanza cristallina pura a 0 Kelvin è zero.
- Calcolo della Variazione di Entropia Standard (ΔS°): Si calcola come la somma delle entropie standard dei prodotti meno la somma delle entropie standard dei reagenti, ciascuna moltiplicata per il proprio coefficiente stechiometrico. ΔS°reaz = ΣνS°prodotti - ΣνS°reagenti.
- Entropie Standard: Le molecole più grandi e complesse tendono ad avere entropie standard maggiori.
- Energia Libera di Gibbs (G): L'energia libera di Gibbs è un'altra funzione di stato che unisce entalpia (H) ed entropia (S) e la temperatura (T) nell'equazione ΔG = ΔH - TΔS.
- Criterio di Spontaneità con ΔG:
- ΔG < 0: Reazione spontanea nella direzione diretta.
- ΔG > 0: Reazione non spontanea nella direzione diretta (spontanea nell'inversa).
- ΔG = 0: Sistema all'equilibrio.
- Calcolo della Variazione di Energia Libera Standard (ΔG°): Può essere calcolata dalla somma delle energie libere di formazione standard dei prodotti meno quella dei reagenti (ΔG°reaz = ΣνΔG°f(prodotti) - ΣνΔG°f(reagenti)) o tramite ΔG° = ΔH° - TΔS°.
- Relazione con la Temperatura: Il termine -TΔS nell'equazione di Gibbs mostra come la temperatura influenzi la spontaneità.
- Relazione con l'Equilibrio: A condizioni non standard, ΔG = ΔG° + RT ln Q, dove Q è il quoziente di reazione. All'equilibrio (ΔG=0, Q=Keq), ΔG° = -RT ln Keq.
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