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Entalpia di Formazione

Come si calcola l'entalpia di formazione

Si chiama entalpia di formazione (∆H°f) di una sostanza pura la variazione di entalpia associata alla formazione di una mole di tale sostanza a partire dagli elementi componenti, in condizioni standard (t = 25°C; P = 1 atm).

Ad esempio per la reazione:

1/2 N2(g) + 3/2 H2(g) →  NH3(g)

∆H°f (NH3(g)) = -11,0 kcal/mol (Q < O : reazione esotermica)

e per la reazione:

1/2 H2(g) + 1/2 I2(g) → HI(g)

∆H°f (HI(g)) = + 6,2 kcal/mol (Q > O : reazione endotermica)

PS: in termodinamica, come si vede, i coefficienti stechiometrici di reazione possono essere anche frazionari.

Come viene calcolata l'entalpia di formazione

Data l'impossibilità di assegnare un valore assoluto all'entalpia, è stato arbitrariamente stabilito che: l'entalpia di formazione degli elementi (per esempio O2, H2, N2, Fe, Cu, ecc.) nel loro stato standard, è zero.

Considerando ad esempio la reazione di sintesi di una mole di acido cloridrico a partire dagli elementi idrogeno e cloro e con i reagenti e i prodotti nei rispettivi stati standard:

1/2 H2(g; 1 atm) + 1/2 Cl2(g; 1 atm) → HCl(g; 1 atm)

possiamo affermare che la quantità di calore Qp, scambiato dal sistema chimico con l'esterno quando la reazione è condotta a pressione esterna costante, coincide numericamente con l'entalpia standard di formazione di una mole di acido cloridrico. Infatti, indicando con ∆H° la variazione di entalpia standard per la reazione sopra considerata otteniamo:

∆H°= H°fin. - H°in. = H°prodotti - H°reagenti = H°HCl - (1/2 H°H2 + 1/2 H°Cl2)

ma, in base a quanto detto in precedenza si ha:

H2 = H°Cl2 = 0 (elementi nei rispettivi stati standard)

Pertanto:

∆H° = H°HCl - (0 + 0)

e poichè (in base a quanto visto relativamente all'entalpia):

∆H = Qp

otteniamo:

HCl = Qp

Pertanto è possibile determinare sperimentalemnte, mediante l'utilizzo di un calorimentro, il calore sviluppato dalla reazione fatta avvenire a pressione costante e quindi il valore dell'entalipia standard di formazione dell'HCl.

Dato che l'entalpia dipende dalla temparatura, anche l'entalpia molare standard delle sostanze è funzione della temperatura, e pertanto è necessario precisare la temperatura alla quale essa viene riferita.

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