termochìmica

sf. [sec. XX; termo-+ chimica]. Costituisce un importante settore della chimica-fisica; studia la quantità di energia che entra in gioco durante lo svolgimento di una reazione chimica, considerando quest'ultima come la trasformazione di un sistema da uno stato iniziale, costituito dai “reagenti”, a uno stato finale costituito dai “prodotti”. I due stati, l'iniziale e il finale, possiedono in generale un differente contenuto di energia; se il contenuto energetico iniziale è più grande del finale, la reazione è, nella maggior parte dei casi, spontanea e il sistema cede energia termica (calore) all'ambiente: si ha allora una “reazione esotermica”. Nella reazione inversa il contenuto energetico del sistema allo stato iniziale è più basso rispetto a quello finale, il sistema assorbe calore dall'ambiente e la reazione viene chiamata “endotermica”. É da aggiungere che con opportuni accorgimenti è possibile far decorrere alcune reazioni in modo che il sistema possa perdere l'energia sotto una forma diversa da quella termica; per esempio, sotto forma di energia elettrica, si possono costruire le batterie elettriche; sotto forma di energia ottica, si possono ottenere le celle fotovoltaiche; sotto forma di energia meccanica, nei numerosi casi di reazioni di combustione in ambienti chiusi come nei motori a scoppio. Le varie forme di energia si esprimono nelle unità più opportune (watt, candele, erg ecc.) tenendo conto dei fattori di equivalenza. La differenza tra il volume dei reagenti e quello dei prodotti è del tutto trascurabile quando i reagenti e i prodotti sono allo stato condensato (solido o liquido), mentre nel caso in cui qualche composto è allo stato gassoso, la reazione può decorrere con notevole variazione di volume la cui entità dipende dalle condizioni di pressione e temperatura alle quali si svolge la reazione. Se la reazione avviene a volume costante, si ha una tonalità termica che si simboleggia con Q_v, mentre se avviene a pressione costante la tonalità della reazione si simboleggia con Q_p. Se nello schema della reazione il numero di molecole dei prodotti gassosi è uguale a quello dei reagenti gassosi, si avrà Q_v=Q_p, se invece è differente si avrà Q_v/Q_p. Per i calcoli termochimici è fondamentale la legge di Hess, secondo la quale la tonalità termica di una reazione non dipende dalla via seguita per ottenere i prodotti finali ma solo dallo stato iniziale e finale del sistema. Così, per esempio, nella quantità di calore sviluppata nella reazione di combustione del carbonio con produzione di anidride carbonica

il calore di reazione Q_p=94,3 kcal risulta identico alla somma delle due quantità di calore

svolte per la stessa trasformazione in due stadi successivi attraverso la formazione intermedia di ossido di carbonio

Poiché il calore di combustione dei composti chimici non è in tutti i casi determinabile per via sperimentale, è possibile calcolarlo per via indiretta per mezzo della legge di Hess. Il calore di combustione può essere misurato direttamente facendo avvenire la combustione in un calorimetro. Riveste infine particolare importanza la conoscenza del calore di combustione dei prodotti alimentari che è direttamente collegato al metabolismo biologico degli organismi viventi.

Bibliografia

F. D. Rossini, H. Skinner, Experimental Thermochemistry, New York-Londra, 1962; S. Glasstone, Trattato di chimica fisica, Milano, 1963; M. W. Zemansky, Calore e termidinamica, Bologna, 1970; Colloque international de thermochimie, Marsiglia, 1971; W. J. Moore, Chimica fisica, Padova, 1990.