Lenergia libera di Gibbs standard di formazione, Simbologia consigliata in . o , è la variazione di energia libera di GibbsPiù propriamente chiamata Energia di Gibbs; vedi . associata al processo di sintesi di una specie chimica partendo dagli elementi che la costituiscono, nel loro stato standard. Lo stato standard di un elemento è la sua forma allotropica più stabile alla pressione standard di 1 bar (100 kPa). Lo stato standard non dipende dalla temperatura per chiarezza spesso si riportano i dati a .
L'energia libera di Gibbs standard di formazione viene solitamente espressa in rapporto alla quantità di sostanza del composto formato, , e viene misurata, nel Sistema Internazionale, in kJ/mol.
L'energia di Gibbs standard di formazione è legata all'entalpia standard di formazione e all'entropia standard di formazione dalla seguente relazione: Pagina 2-334.
In base alla definizione, l'energia libera di Gibbs standard di formazione degli elementi è presa come riferimento ed è quindi uguale a zero. Ad esempio la reazione standard di formazione dell'idrogeno H2 gassoso ha sia come prodotto che come reagente H2 alla pressione standard e alla stessa temperatura, quindi nella "reazione" non ci può essere alcuna variazione di energia libera. Per lo stesso motivo in tali "reazioni" non c'è variazione di entalpia o di entropia. (senza unità di misura)
Composti esoergonici I composti per i quali è minore di zero vengono detti esoergonici, e la loro sintesi dagli elementi è termodinamicamente favorita. Esempi di composti esoergonici sono l'acqua, l'ammoniaca, il metano, il biossido di carbonio:
ReazioneValore di a 298 KH2(g)\ +\ \frac{1}{2} O2(g) \to H2O(l) \frac{3}{2}H2(g) \ + \ \frac{1}{2} N2(g) \to NH3(g) C(s,\,grafite) \ + \ 2H2(g) \to CH4(g) C(s,\,grafite) \ + \ O2(g) \to CO2(g)
Composti endoergonici I composti per i quali è maggiore di zero vengono detti endoergonici, la loro sintesi dagli elementi è termodinamicamente sfavorita. Esempi di composti endoergonici sono il cianuro di idrogeno, l'idrazina, il benzene, l'ossido di diazoto:
ReazioneValore di a 298 K\frac{1}{2} H2(g) \ + \ C(s,\;grafite) \ + \ \frac{1}{2} N2(g) \to HCN(g) 2H2(g) \ + \ N2(g) \to N2H4(g) 6C(s,\,grafite) \ + \ 3H2(g) \to C6H6(l) N2(g) \ + \ \frac{1}{2} O2(g) \to N2O(g)
Esempi di calcolo In termochimica le energie libere di Gibbs standard di formazione rivestono un ruolo importante perché da esse è possibile risalire all'energia libera di Gibbs standard di reazione. Infatti per una generica reazione chimica:
dove sono i numeri stechiometriciSecondo la IUPAC il numero stechiometrico è il coefficiente stechiometrico preso con segno positivo per i prodotti e negativo per i reagenti. (positivi per i prodotti e negativi per i reagenti) e le sostanze chimiche in esame, l'energia libera di Gibbs standard di reazione è data da:
Per esempio, dai dati riportati sopra, si possono ottenere i valori di delle seguenti reazioni, condotte alla temperatura di :
CH4(g) \ + \ 2O2(g) \to CO2(g) \ + \ 2H2O(l)
CH4(g) \ + \ NH3(g) \to HCN(g) \ + \ 3H2(g)
N2H4(g) \ + \ 2N2O(g) \to 2H2O(l) \ + \ 3N2(g)
Note
Bibliografia
Voci correlate
Energia libera di Gibbs standard di reazione Entalpia standard di formazione Energia libera di Gibbs
Categoria:Termochimica