Entalpia standard
Cos'è l'entalpia standard
L'entalpia standard è il valore dell'entalpia di una mole di sostanza misurata in condizioni ambientali di 1 atm di pressione e 25°C di temperatura. Si indica con il simbolo H°.
Perché si calcola l'entalpia standard
Il valore dell'entalpia cambia al variare delle moli, della temperatura, della pressione e dello stato fisico di aggregazione (solido, liquido, gassoso) delle sostanze.
Per evitare problemi si ricorre a una misurazione convenzionale in condizioni prefissate.
- 1 mole di prodotto
- 1 atm di pressione (P)
- 25°C di temperatura (T)
Queste condizioni determinano, indirettamente, anche lo stato fisico di aggregazione della sostanza.
Quando una sostanza si trova in queste condizioni ambientali assume il proprio stato standard o stato di riferimento.
Nota. Se una sostanza assume più forme allo stato standard, per convenzione si sceglie la forma più stabile.
L'entalpia standard degli elementi chimici
Poiché non è possibile misurare l'entalpia in valore assoluto, si assegna per convenzione un'entalpia standard pari a zero agli elementi chimici.
$$ \Delta H°=0 $$
In questo modo è possibile calcolare la variazione di entalpia standard (ΔH°).
Un esempio pratico
Una molecola d'acqua è composta da 2 atomi di idrogeno e 1 atomo di ossigeno.
Se il prodotto (H2O) è allo stato gassoso la variazione dell'entalpia di reazione è di circa -241 kJ.
$$ H_2 (g) + \frac{1}{2} O_2 (g) \rightarrow H_2O (g) \:\:\:\: \Delta H=-241 \:kJ $$
Se il prodotto (H2O) è allo stato liquido, invece, la variazione di entalpia è di -285 kJ.
Quindi, a parità di moli e di condizioni ambientali la variazione di entalpia è diversa.
$$ H_2 (g) + \frac{1}{2} O_2 (g) \rightarrow H_2O (l) \:\:\:\: \Delta H=-285 \:kJ $$
Inoltre, la variazione di entalpia è una grandezza estensiva.
Se considero nel prodotto due molecole d'acqua allo stato gassoso, la variazione di entalpia è di -571 kJ.
$$ 2H_2 (g) + O_2 (g) \rightarrow 2H_2O (g) \:\:\:\: \Delta H=-571 \:kJ $$
Pertanto, a parità di condizioni se cambia lo stato fisico del prodotto o dei reagenti la variazione di entalpia è diversa.
Per evitare questi problemi si misura l'entalpia per una sola mole di prodotto a 1 atmosfera di pressione e 25°C.
Allo stato standard l'acqua è allo stato liquido mentre le molecole di ossigeno e di idrogeno sono allo stato gassoso.
$$ H_2 (g) + \frac{1}{2} O_2 (g) \rightarrow H_2O (l) \:\:\:\: \Delta H°=-285 \:kJ / mol $$
La variazione dell'entalpia standard (ΔH°) della reazione è -285 kJ.
Nota. Per convenzione l'entalpia standard della molecola di idrogeno e della molecola di ossigeno è pari a zero. $$ \Delta H°= H°_{H2O} - (H°_{H2} + \frac{1}{2} H°_{O} ) =-285 \:kJ / mol $$
E così via.
