495 10.2 Spontaneità ed equilibrio chimico to bruciatore, alimentano una reazione di combustione. La velocità della reazione è così elevata che, nel cuore della fiamma, non c è praticamente il tempo perché il calore sviluppato si trasmetta all ambiente circostante. Così la temperatura raggiunta corrisponde praticamente a quella della reazione adiabatica ed è detta, appunto, temperatura adiabatica di fiamma o, anche, temperatura teorica di combustione. Il calcolo condotto sulla base di una combustione completa del carbonio a CO2 porta in genere a temperature più elevate di quelle effettive. Infatti nella zona di massima temperatura sono favorite anche reazioni meno esotermiche, p.e., con formazione di CO, o anche endotermiche con formazione di radicali liberi, in ogni caso la combustione potrà essere poi completata in zone più fredde. 10.2 L energia di Gibbs caratterizza lo stato di spontaneità termodinamica SPONTANEIT ED EQUILIBRIO CHIMICO Abbiamo visto nel § 5.7 l importanza dell energia libera nella previsione della spontaneità o meno di una trasformazione. In questo paragrafo vedremo come l energia di Gibbs caratterizzi lo stato di equilibrio o di spontaneità termodinamica, in un verso o nell altro, delle reazioni chimiche. La spontaneità termodinamica non significa fattibilità pratica, in quanto la termodinamica dà condizioni sì necessarie ma non sufficienti perché una reazione avvenga: è necessario che anche la cinetica sia favorevole. Molte sono le reazioni termodinamicamente spontanee che non avvengono perché cineticamente sfavorite: un esempio, sotto i nostri occhi tutti i giorni, è costituito dagli innumerevoli materiali che coesistono in un atmosfera al 20% di ossigeno (la nostra) senza bruciare. La relativa reazione di combustione a temperatura ambiente è termodinamicamente favorita ma, come sperimentiamo quotidianamente, in assenza di un innesco, la reazione non avviene. 10.2.1 Energia di Gibbs Stato standard G° di formazione e di reazione Lo stato standard 10.2.1.1 Il G° di reazione Come per l entalpia, lo stato standard è dato dalla pressione posta attualmente a 1 bar, mentre i dati pregressi si riferiscono spesso a 1 atm. Come l entalpia, anche l energia di Gibbs, che la contiene, non è conoscibile in valore assoluto. Per calcolare il G° di reazione si ricorre al DG° di formazione, definito come l energia di Gibbs standard della reazione di formazione di una mole di un dato composto a partire dagli elementi nel loro stato di riferimento. Similmente, il G° di formazione degli elementi nel loro stato di riferimento è nullo a qualsiasi temperatura. La temperatura a cui sono usualmente tabulati i dati è di 298,15 K (25°C). Il G° di reazione Similmente all entalpia, per la generica reazione aA+bB cC+dD il DG° di reazione alla temperatura T si calcola dai G° di formazione di reagenti e prodotti: G°rT = c G°fTC + d G°fTD a G°fTA b G°fTB