Chimica organica/Principi di Termodinamica Chimica: differenze tra le versioni

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Accanto a queste due forme di energia è identificata una terza forma, detta ''' energia interna''' e simbolaggiata da una U maiuscola, che è un sottoinsieme delle due sopra descritte. L'energia interna è infatti costituita da quella parte dell'energia potenziale e dell'energia cinetica dovuta ai singoli costituenti del sistema che si sta osservando, cioè ai singoli atomi, alle varie molecole, a tutti gli ioni etc . L'energia interna dipende dalla temperatura del sistema e dalla sua pressione. Ecco dunque che di due corpi di pari massa il primo è caratterizzato da una energia interna maggiore se a temperatura, o pressione, superiore. Quantificare l'energia interna di un sistema è impossibile, perchè presuppone l'osservazione dell'energia delle parti che lo costituiscono prese una ad una. Valutare la differenza di energia interna è invece possibile, poichè presuppone la misura dell'energia scambiata con l'esterno sottoforma di calore o di lavoro, a volume costante. Lo strumento messo a punto allo scopo che garantisce trasformazioni a volume costante è il [[w:calorimetro | calorimetro]].
=== L'entalpia ===
La relazione tra il calore scambiato da un sistema durante una reazione chimica e la variazione dell'energia interna decade in tutti i casi in cui la reazione comporti una variazione del volume. Per questi casi, molto frequenti in chimica, si ricorre all''''entalpia''', una grandezza termodinamica indicata col simbolo H e definita come
: <math>H = U + pV \,\!</math>
cioè come il prodotto del volume del sistema per la sua pressione, sommata all'energia interna del sistema.
Durante questo corso di Chimica Organica impieghieremo spesso l'entalpia per considerazioni puramente qualitative sul numero e sulla forza dei legami che si formano o scindono in conseguenza delle reazioni che osserveremo. In particolare da una diminuzione di entalpia intuiremo che si sono formati legami senza che se ne sia rotto alcuno, oppure che si sono formati più legami di quanti se ne siano spezzati, oppure che si sono formati legami più forti di quelli che si sono spezzati.
 
 
== Forza e lunghezza di un legame ==
[[Immagine:En_pot_biatomica.jpg|200px|right]]
Per valutare la forza di un legame o il numero di legami tra due nuclei durante questo corso osserveremo spesso la '''lunghezza di legame''', cioè la distanza tra i due nuclei all'interno della molecola. Per capire il nesso tra queste due grandezze diamo una occhiata all'energia potenziale di un sistema costituito da due atomi che si avvicinano.
 
All'interno di una molecola gli atomi tendono ad assumere una distanza reciproca fissa, che sia la più vantaggiosa dal punto di vista energetico. Per convincersene è possibile calcolare l'energia potenziale di un sistema costituito da due atomi che si avvicinano. Nel grafico a destra sull'asse delle x è indicata la distanza (r) tra i nuclei degli atomi A e B, mentra l'asse delle y rappresenta l'energia potenziale del sistema costituito da tali atomi. Quando gli atomi sono così distanti da non interagire (parte destra ddel grafico), essi sono caratterizzati da una energia potenziale pari alla somma dei due atomi separati, alla quale viene attribuito arbitrariamente il valore di zero. Quando la distanza diminuisce (nel grafico, da destra a sinistra) si stabiliscono interazionitra chegli complessivamenteatomi portanointerazioni ilattrattive sistemae adrepulsive averela unacui energiaentità potenzialedipende inferioredalla adistanza quellastessa. deiCon duela atomivicinanza separati.le Ilprime caloprevalgono disempre energiapiù potenzialesulle raggiungeseconde unfino valoread un minimo, cui fa seguito un nuovo, repentino aumento. nelLa casodistanza inche cuicorrisponde i due atomi si avvicinino ulteriormente. Alal minimo energetico corrispondeè la così detta '''distanza''' o '''lunghezza''' di '''legame'''. PerTale moltedistanza coppieda didunque atomiinformazioni taleprezione lunghezzacirca èla stataforza calcolatadelle ininterazioni di tipo attrattivo rispetto a quelle di condizionitipo standardrepulsivo. In [[w:Distanza_di_legametermini |puramente questaqualitativi pagina]]è delladunque sezionelecito italianaattendersi che due atomi legati con doppio legame risultino più vicini all'interno di wikipediauna molecola rispetto a due legati da un legame semplice. A parità di legami, due nuclei che compaiono nello stesso gruppo della tavola periodica si trovanolegano con legame più forte, e dunque più corto, rispetto a nuclei di alcunigruppi esempidiversi.
 
Per molte coppie di atomi tale lunghezza è stata calcolata in condizioni standard. In [[w:Distanza_di_legame | questa pagina]] della sezione italiana di wikipedia si trovano alcuni esempi.
 
== Rappresentare lo spostamento di elettroni==
 
*La combustione di idrocarburi, che avviene nei motori a combustione interna, produce acqua (che rovina marmitta e catalizzatore), CO<sub>2</sub>, altri produtti di ossidazione come il monossido di carbonio (CO), e calore.
 
== Parti ancora da sistemare ==
[[Immagine:En_pot_biatomica.jpg|200px|right]]
All'interno di una molecola gli atomi tendono ad assumere una distanza reciproca fissa, che sia la più vantaggiosa dal punto di vista energetico. Per convincersene è possibile calcolare l'energia potenziale di un sistema costituito da due atomi che si avvicinano. Nel grafico a destra sull'asse delle x è indicata la distanza (r) tra i nuclei degli atomi A e B, mentra l'asse delle y rappresenta l'energia potenziale del sistema costituito da tali atomi. Quando gli atomi sono così distanti da non interagire (parte destra ddel grafico), essi sono caratterizzati da una energia potenziale pari alla somma dei due atomi separati, alla quale viene attribuito arbitrariamente il valore di zero. Quando la distanza diminuisce (nel grafico, da destra a sinistra) si stabiliscono interazioni che complessivamente portano il sistema ad avere una energia potenziale inferiore a quella dei due atomi separati. Il calo di energia potenziale raggiunge un valore minimo, cui fa seguito un nuovo, repentino aumento nel caso in cui i due atomi si avvicinino ulteriormente. Al minimo energetico corrisponde la così detta '''distanza''' o '''lunghezza''' di '''legame'''. Per molte coppie di atomi tale lunghezza è stata calcolata in condizioni standard. In [[w:Distanza_di_legame | questa pagina]] della sezione italiana di wikipedia si trovano alcuni esempi.
 
[[Categoria:Chimica organica|Info utili sulle reazioni]]
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