La termochimica studia il calore assorbito o rilasciato durante reazioni chimiche, dissoluzioni e cambiamenti di stato. Nei corsi di base si concentra su energia interna, entalpia, calore di reazione, legge di Hess ed entalpie standard di formazione.
Con la convenzione fisica, se il lavoro positivo è fatto dal sistema:
Con la convenzione IUPAC, se il lavoro positivo è fatto sul sistema:
L’entalpia è:
A pressione costante, in presenza del solo lavoro di espansione, il calore scambiato coincide con la variazione di entalpia:
Una reazione con \Delta H<0 è esotermica; una con \Delta H>0 è endotermica.
La variazione di entalpia di reazione in condizioni standard si calcola spesso dalle entalpie standard di formazione:
I coefficienti stechiometrici \nu_i devono essere quelli della reazione bilanciata. Gli elementi nel loro stato standard hanno entalpia standard di formazione nulla per convenzione.
La legge di Hess permette di sommare reazioni note per ottenere una reazione incognita, sommando anche le rispettive entalpie. Questo è utile quando una reazione non è misurabile direttamente oppure è difficile isolare il suo calore di reazione.
La termochimica è centrale nei bilanci energetici di combustione, neutralizzazione, dissoluzione, cristallizzazione, processi metallurgici, reattori chimici e impianti termici. In progettazione non interessa solo il segno di \Delta H: contano quantità di reagenti, temperatura, pressione, conversione, capacità termiche e dissipazione del calore.
Un errore comune è confondere calore e temperatura. Una reazione può liberare molto calore ma produrre un aumento di temperatura diverso a seconda della massa, della capacità termica del sistema, dell’isolamento e della possibilità di scambiare energia con l’ambiente.
Vedi anche: Entalpia, Entalpia standard di formazione, Legge di Hess, Chimica fisica.