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Spontaneità delle reazioni chimiche

Spontaneità delle reazioni chimiche e la variazione dell'energia libera

Si è visto che l'energia libera G è una grandezza termodinamica calcolabile nel seguente modo:

energia libera

Molto più interessante è lo studio della variazione dell'energia libera esprimibile mediante la seguente equazione nota come equazione di Gibbs-Helmholtz:

equazione di gibbs helmohltz

E' dimostrato che:

una reazione, a temperatura e pressione costanti, avviene spontaneamente solo se accompagnata da una diminuzione di energia libera. Cioè se:

spontaneità reazione chimica

La variazione di energia libera dipende dalla temperatura e dalla pressione.

Nelle reazioni chimiche si conviene, in genere, di considerare le sostanze reagenti e i prodotti della reazione alla stessa temperatura e alla pressione di 1 atm, se la reazione avviene in ambiente aperto.

In tal caso, ∆G diviene una caratteristica della reazione e si indica con ∆G°.

Energia libera molare di formazione

Così come si possono calcolare le variazioni di entalpia (∆H) associate alle reazioni chimiche in base alle entalpie molari di formazione (∆H°f) dei reagenti e dei prodotti, è altrettanto possibile calcolare le variazioni di energia libera molare di formazione ∆G°f dei reagenti e dei prodotti:

energia libera molare di formazione

Il valore positivo o negativo assunto da ∆G° fornisce, come si è detto, un valido criterio per prevedere la spontaneità di una reazione chimica.

Energia libera e lavoro utile

La funzione G, oltre a fornire un valido criterio per stabilire la spontaneità delle trasformazioni, consente anche di prevedere il massimo lavoro che una trasformazione è in grado di produrre.

E' stato dimostrato che la variazione di energia libera ∆G rappresenta il massimo lavoro utile (Lu) che può essere fornito da un sistema nelle trasformazioni che avvengono a temperatura e pressioni costanti:

∆G = - Lu

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