24.04.2001

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Luigi chiede:

Qual è la reazione chimica che libera più energia per unita di massa?

(risponde Nicola Buratti)

La reazione più energetica per unità di massa è la combustione dell’idrogeno in presenza di ossigeno per formare acqua, con un emissione di -68,32 kcal/mole* di idrogeno (-27,97 k cal/grammo di idrogeno, il segno negativo indica che la reazione è esotermica, cioè emette calore), utilizzata nei processi di saldatura autogena con il cannello ossidrico, ottenendo una temperatura di 2500-2800°C con un’opportuna regolazione dei flussi di idrogeno ed ossigeno. Lo Space-shuttle utilizza la stessa reazione di ossidazione dell’idrogeno contenuto nel suo enorme serbatoio centrale come propellente per il motore. L’enorme energia liberata dalla combustione incontrollata del propellente a causa di una perdita da un serbatoio provocò l’esplosione di tutto lo shuttle.

Un’altra reazione fortemente energetica è la combustione dell’acetilene gassoso in presenza di ossigeno, con un’emissione di calore di -310,6 kcal/mole di acetilene (-11,93 kcal/grammo di acetilene) e formazione di anidride carbonica ed acqua, utilizzata nei processi di saldatura autogena con il cannello acetilenico. Con questa reazione e controllando i flussi di acetilene e di ossigeno si possono ottenere temperature di 3000 – 3500°C adatte per fondere praticamente tutti i tipi di acciaio.

Terza ed ultima reazione è quella di combustione del metano in presenza di ossigeno, con un’esotermicità di –212,8 kcal/mol di metano (-12,975 k cal/grammo di metano) con la quale si ottengono temperature di 1500 –2000 °C utilizzate nelle soffierie da laboratorio, con le quali si può ottenere la fusione di molti tipi di vetro.

*kcal= 1000 calorie, 1 caloria è la quantità di energia necessaria per riscaldare 1 grammo di acqua da 14 a 15 °C. Nella risposta si indica con kcal/mole il calore liberato da una mole di sostanza (1 mole= 6,01*10²³ molecole, Numero di Avogadro), mentre si indica con kcal/grammo la quantità di calore liberata da un grammo di sostanza.

Bibliografia:

Il libro della chimica, S.Longhini, Garzanti 1961

Heat Transfer Process, J.Kern