Contenidos (1)
1.- Sistemas, estados y funciones de estado.
2.- Primer principio de la Termodinámica.
3.- Energía interna y entalpía. Reacciones a volumen y a presión constante.
3.1. Relación entre ambas.
4.- Entalpía estándar de reacción.
4.1. Ecuaciones termoquímicas.
5.- Entalpía estándar de formación.
6.- Cálculo de las entalpías de reacción.
7.- Ley de Hess.
Contenidos (2)
8.- Energía o entalpía de enlace de enlace .
8.1. Cálculo de la energía de reacción a partir de entalpías de enlace aplicando la ley de Hess.
8.- Espontaneidad de las reacciones químicas.
9.- Entropía.
9.1. Segundo principio de la Termodinámica.
9.2. Tercer principio de la Termodinámica.
10.- Energía libre de Gibbs.
11.-Espontaneidad de las reacciones químicas. Influencia de la temperatura
Sistemas
Parte pequeña del universo que se aísla para someter a estudio.
El resto se denomina ENTORNO.
Pueden ser:
Abiertos (intercambia materia y energía).
Cerrados (no intercambia materia y sí energía).
Aislados (no intercambia ni materia ni energía).
En reacciones químicas…SISTEMAS = Sustancias químicas
Definición de Termoquímica.
Es la parte de la Química que se encarga del estudio del intercambio energético de un sistema químico con el exterior.
Hay sistemas químicos que evolucionan de reactivos a productos desprendiendo energía. Son las reacciones exotérmicas.
Otros sistemas químicos evolucionan de reactivos a productos precisando energía. Son las reacciones endotérmicas.
Variables de estado
Magnitudes que pueden variar a lo largo de un proceso (por ejemplo, en el transcurso de una reacción química) .
Ejemplos:
Presión.
Temperatura.
Volumen.
Concentración.
Funciones de estado
Tienen un valor único para cada estado del sistema.
Su variación solo depende del estado inicial y final y no del camino desarrollado.
SÍ son: Presión, temperatura, energía interna, entalpía.
NO son: calor, trabajo
Primer principio de la Termodinámica
ENERGÍA INTERNA (U) es la energía total del sistema.
Es imposible medir.
Su variación sí se mide.
? U = Q + W
Q y W > 0 si se realizan a favor del sistema.
U es función de estado.
(Gp:) SISTEMA
(Gp:) CALOR
Q > 0
(Gp:) CALOR
Q < 0
(Gp:) TRABAJO
W < 0
(Gp:) TRABAJO
W > 0
Calor a volumen constante (Qv)
Es el intercambio de energía en un recipiente cerrado que no cambia de volumen.
Si V= constante, es decir, ?V = 0
? W = 0 ?
Qv = ?U
Calor a presión constante (Qp)
La mayoría de los procesos químicos ocurren a presión constante, normalmente la atmosférica.
Si p = cte ? W = – p · ? V
? U = Qp – p · ? V
U2 – U1 = Qp – p · (V2 – V1)
Qp + U1 + p · V1 = U2 + p · V2
H1 H2 (entalpía)
Calor a presión constante (Qp)
H1= U1 + p · V1; H2= U2 + p · V2
Qp + H 1 = H 2
? Qp = H2 – H1 = ? H
H es una función de estado.
(Gp:) Reactivos
(Gp:) Entalpia (H)
(Gp:) Productos
(Gp:) ?H > 0
(Gp:) Reac. endotérmica
(Gp:) Entalpia (H)
(Gp:) Reactivos
(Gp:) Productos
(Gp:) ?H < 0
(Gp:) Reac. exotérmica
Relación Qv con Qp (gases).
? H = ? U + p · ? V
Aplicando la ecuación de los gases: p · V = n · R · T
y si p y T son constantes la ecuación se cumplirá para los estados inicial y final: p · ? V = ? n · R · T
? H = ? U + ? n · R · T
Relación Qv con Qp (sólidos y líquidos)
En reacciones de sólidos y líquidos apenas se produce variación de volumen y …
Qv ? Qp
es decir:
?U ? ?H
Ejercicio A: En termoquímica el valor de R suele tomarse en unidades del sistema internacional. Ya sabes que R = 0,082 atm·l·mol-1·K-1. Determina el valor de R en el S.I con sus unidades.
p = d g h ?
1 atm = 13546 kgxm-3 x 9,8 mxs-2x 0,76 m =10900 kgxm-1xs-2
Ejemplo: Determinar la variación de energía interna para el proceso de combustión de 1 mol de propano a 25ºC y 1 atm, si la variación de entalpía, en estas condiciones, vale – 2219,8 kJ.
C3H8 (g) + 5 O2 (g) ?? 3 CO2 (g) + 4 H2O (l) ? H = –2219,8 kJ
nreactivos = 1+5 = 6 ; nproductos = 3 ? ? n = – 3
Despejando en ? U = ? H – ? n · R · T =
– 2219 kJ + 3 mol · (8,3 J/mol.K) · 298 K = –2214 kJ
? U = – 2212 kJ
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