La energía de las reacciones químicas (página 2)

Partes: 1, 2, 3

Casos particulares
(Gp:) 1) Expansión frente a una Pext constante

(Gp:) 2) Expansión en el vacío
(Gp:) Pext = 0 Þ W = 0

(Gp:) [Segal, pg 590]

No es una propiedad característica del sistema.
No es algo que posea el sistema.
Es una forma de intercambio de energía, una “energía en tránsito”
El trabajo no es función de estado

Casos particulares
(Gp:) 3) Expansión reversible isoterma de un gas ideal

(Gp:) PV = nRT

(Gp:) T = cte

CALOR
(Gp:) Un sistema cede E en forma de Q si se tranfiere como resultadode una diferencia de T entre el sistema y el entorno.
(Gp:) Unidad S.I.: Julio
(Gp:) 1 cal = 4.184 J

(Gp:) No es una propiedad característica del sistema.
No es algo que posea el sistema.
Es una forma de intercambio de energía, una “energía en tránsito”
(Gp:) El calor no es función de estado

ENERGÍA INTERNA
(Gp:) Energía interna (U)

(Suma de energías a nivel molecular)
(Gp:) Función de estado
Magnitud extensiva

DU = Q + W
1er Principio de laTermodinámica
(Gp:) Epot
(Gp:) Ecin

?
(Gp:) ¿Cómo podemos aumentar U
de un sistema cerrado?
(Gp:) Calentándolo Þ calor
Realizando un trabajo

(Gp:) DU = Q + W
(Gp:) 1er Principio de la Termodinámica

(Gp:) Proceso a V = cte
(Gp:) V2 = V1 dV=0

v
(Gp:) DU = Q + 0 = Q
(Gp:) Þ

Nuevo significado de DU
Nos da una forma de determinar DU

ENTALPÍA.
3
(Gp:) H = U + PV
(Gp:) Entalpía
(H)
(Gp:) Función de estado
Propiedad extensiva
Unidades de energía

(Gp:) Proceso a P = cte

Relación entre DH y DU
DH = DU + D(PV)
(Gp:) Si P=cte

DH = DU + PDV
DH @ DU
(Gp:) sól/líq
(Gp:) solo

CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS.
4
(Gp:) Reacciones
químicas
(Gp:) Exotérmicas (Q < 0)

Endotérmicas (Q > 0)

(Gp:) El calor de reacción se mide con un calorímetro
(Gp:) [Petrucci, pg 227]

(Gp:) Qv = DU = Uprod – Ureac
(Gp:) Qp = DH = Hprod – Hreac

DH = DU + D(PV)
(Gp:) DH @ DU
(Gp:) ¿Intervienengases?
(Gp:) No
(Gp:) Sí
(Gp:) DH = DU + D(nRT)
(Gp:) DH = DU + RTDn
(Gp:) Si T=cte

MÉTODOS PARA DETERMINARLA
Entalpía de reacciónIncremento de entalpía que tiene lugar durante la reacción
Método 1
Medir Qp con un calorímetro
(Gp:) DH = -283 kJ

(Gp:) DH = -566 kJ
(Gp:) DH = +283 kJ

Método 2
Medir Qv con un calorímetro; DH = DU+RTDn

(Gp:) Método 3
(Gp:) Ley de Hess

(Gp:) DH = ?

(Gp:) DH = -393.5 kJ

(Gp:) Germain Henri Hess
(1802-1850)
(Gp:) El calor intercambiado cuando una reacciónquímica se lleva a cabo a T y P constantes esel mismo tanto si la reacción ocurre en unaetapa o en varias.

(Gp:) DH = -393.5 kJ
(Gp:) DH = +283 kJ
(Gp:) DH = -110.5 kJ

H: función de estado

ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.
5
Estado estándar de una sustancia: su forma pura a 1 bar.
Entalpía de reacción estándar (DHº): DH cuando los reactivos en susestados estándar pasan a productos en sus estados estándar respectivos.
Entalpía estándar de formación (DHfº) de una sustancia: Entalpía
estándar de reacción para la formación de un mol de la sustancia apartir de sus elementos en su estado más estable. (Unid: J×mol-1)
(Gp:) DHfº (C2H5OH, l) a 25ºC = -277.69 kJ×mol-1

DHfº (elemento en su estado más estable) = 0

(Gp:) Método 4
(Gp:) A partir de DHfº

(Gp:) [Levine, pg 147]

(Gp:) Tabular DHfº para cada sustancia

ENTALPÍAS DE ENLACE.
6
(Gp:) Método 5
(Gp:) A partir de entalpías de enlace
(Gp:) ¡Ojo! Método aproximado Þ ESTIMACIÓN
(Gp:) Reacción química: Proceso en el que se rompen unos enlaces yse forman otros nuevos.
La ruptura/formación de un enlace conlleva intercambio energético.

(Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H

ENTALPÍAS DE ENLACE.
6
(Gp:) Método 5
(Gp:) A partir de entalpías de enlace

¡Ojo! Método aproximado Þ ESTIMACIÓN
Reacción química: Proceso en el que se rompen unos enlaces yse forman otros nuevos.
La ruptura/formación de un enlace conlleva intercambio energético.
(Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H

Entalpía de disociación de un enlace dado en una moléculadeterminada: Energía requerida para romper ese enlace en unmol de dichas moléculas en estado gaseoso a P cte.
Entalpía de enlace: Valor promedio de la energía requerida pararomper enlaces similares en un gran número de moléculasdiferentes. (Un mol; estado gaseoso; P cte) Þ Tabular
¡Ojo! * Método aproximado Þ ESTIMACIÓN
Fiabilidad: ± 10 kJ como máximo
* Sólo es aplicable a reacciones entre gases.
(Gp:) H C H + Cl Cl H C Cl + H Cl
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H
(Gp:) H

(Gp:) DH = 413 + 243 – 328 – 432 = –104 kJ

CAPACIDAD CALORÍFICA.
7
(Gp:) Capacidad calorífica molar de una sustancia: cantidad decalor necesaria para elevar la T de un mol de dicha sustanciaun grado. (Unid: J×mol-1×K-1)

Calor específico de una sustancia: cantidad de calor necesariapara elevar la T de un gramo de dicha sustancia un grado.(Unid: J×g-1×K-1)
(Gp:) Capacidad calorífica molar a P cte

Capacidad calorífica molar a V cte

(Gp:) Cp
Cv
c
(Gp:) Magnitudes intensivas
Distintas para cada sustancia
Función de T

¿Cuál será el calor necesario para incrementar la Tde n moles de una sustancia desde T1 a T2?
(Gp:) A P cte:
(Gp:) Si Cp=cte
(Gp:) Si Cv=cte
(Gp:) A V cte: