Termochimica

La termochimica è il settore della termodinamica dedicato allo studio degli scambi di energia prodotti nell'ambito di una reazione chimica. Prima di addentrarci nell'idea di termochimica, quindi, dobbiamo prestare attenzione alla nozione di termodinamica.

Relazione alla termodinamica

Il campo della fisica che analizza i legami tra il calore e altre forme di energia si chiama termodinamica. Per quanto riguarda il calore, possiamo dire che è l'energia che si muove tra i corpi, causando cambiamenti di stato e l'espansione dei corpi.

La termochimica studia l'assorbimento e il rilascio del calore

Tornando alla termochimica, si può dire che è l'applicazione della termodinamica alla fisica. Questa disciplina esamina i processi in cui il calore viene assorbito (noti come endotermici) e quelli in cui il calore viene rilasciato (processi esotermici).

Gli scambi energetici sono solitamente espressi nella quantità chiamata entalpia, che è la somma dell'energia interna di un corpo più il prodotto della pressione esterna per il suo volume. Le reazioni chimiche sono generalmente considerate avvenire a volume costante o a pressione costante.

Reazioni chimiche

Tornando ai concetti precedenti, le reazioni chimiche con un cambiamento entalpico negativo sono reazioni esotermiche (il calore viene ceduto al sistema durante la reazione). D'altra parte, se la variazione dell'entalpia è positiva, si tratta di reazioni endotermiche (il sistema assorbe calore durante la reazione).

È importante notare che, mentre la reazione chimica ha luogo, ci sono diverse quantità che possono registrare cambiamenti. Tra questi possiamo menzionare il volume, la pressione, la temperatura e la concentrazione.

Funzioni di stato

Poi abbiamo parlato della variabile di stato chiamata entalpia, una di quelle che possono apparire in un sistema in equilibrio nel campo della termodinamica. Tra gli altri troviamo i seguenti: energia interna, temperatura, pressione, volume, densità, entropia, energia libera di Gibbs e polarizzazione.

Tutto questo è inquadrato nel concetto di funzione di stato, una grandezza macroscopica che permette di caratterizzare lo stato dei sistemi in equilibrio e che non è legata al modo in cui hanno raggiunto tale stato. Per qualsiasi sistema termodinamico in equilibrio, è possibile scegliere alcune variabili di stato, a condizione che attraverso i loro valori si possa identificare lo stato del sistema senza eccezioni.

Si noti che il valore di queste funzioni è legato solo allo stato termodinamico del momento in cui viene misurato, indipendentemente dal modo in cui si è raggiunto tale stato. In altre parole, se in un momento analizziamo due sistemi in equilibrio e otteniamo un'equivalenza, questo non significa che la stessa cosa sarebbe accaduta qualche tempo fa o che accadrà di nuovo.

Applicazioni della termochimica

È importante notare che la termochimica ha molti usi, e per questo si può trovare in una varietà di discipline. Il campo dell'industria è quello in cui si applica più frequentemente; lì, la sua utilità è nella spiegazione dei fenomeni di laboratorio, così come quelli di natura biologica.

È particolarmente utile nello studio dei fenomeni di laboratorio

Per esempio, si può parlare del suo intervento quando si cerca di scoprire la quantità di energia che consumano certi esseri viventi per mezzo di formule chimiche destinate a descrivere reazioni che sono specifiche a loro.

Potremmo anche menzionare la ricerca volta a scoprire la quantità di energia termica rilasciata dopo aver sottoposto un termogel a una reazione chimica, che avviene a causa della supersaturazione. Un termogel è un materiale che ha un gel che gli permette di annullare l'assorbimento del calore prodotto dal corpo umano, in modo che mantenga la propria temperatura e possa agire come regolatore termico.