1. TERMOQUÍMICACONTENIDO:•Tipos de Sistema•Diferencia entre calor y temperatura•Reacciones exotérmicas y endotérmicas•Entalpía•Calor de formación•Calor de reacción•Leyes de la termoquímica

Se denomina sistema a aquella parte del universo que es aislada para su estudio, dentro del mismo universo y limitada por su entorno o frontera.

Algunos ejemplos de sistemas son: un vaso con agua, un árbol, una pila, el cuerpo humano, etc.

SISTEMAS

Universo Sistema

Con respecto a como fluye la masa y la energía en un sistema, estos pueden ser:

• Sistema Abierto• Sistema Cerrado • Sistema Aislado

En el universo está presente la masa y la energía

Es aquél donde la masa y la energía entra y sale del sistema y donde puede existir intercambio de materia y energía (calor) con los alrededores o universo.

SISTEMA ABIERTO

aSistemaabierto

materia energía

alrededores

Es aquél donde la masa permanece dentro del sistema y solo la energía entra y sale del sistema.

SISTEMA CERRADO

aSistemacerrado

materiaenergía

alrededores

Es aquél donde la masa y la energía no presentan intercambio a través de sus límites y los alrededores

SISTEMA AISLADO

aSistemaabierto

materia

energía

alrededores

Calor: Es una manifestación de la energía, siendo sus unidades la Caloría o el BTU (Unidad térmica británica).

Temperatura: Es el grado promedio de la energía cinética de las partículas que tiene un cuerpo. Su escala es °C, Kelvin, °F, entre otros.

Calor y temperatura

Es la energía necesaria para aumentar en un

grado la temperatura de un cuerpo o de una sustancia. Sus unidades son JK-1

La capacidad calorífica depende del tamaño de la muestra y de la sustancia de la que está hecha.

CAPACIDAD CALORÍFICA

Es la cantidad de calor necesaria para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sola sustancia en un grado Celsius.

En el Sistema Internacional de unidades el calor específico se expresa en J/g °C y en ocasiones en calorías por gramo y grado centígrado.

CALOR ESPECÍFICO (CAPACIDAD CALORÍFICA ESPECÍFICA)

Cuando se hace reaccionar un ácido con agua en el laboratorio se detecta que la temperatura de esta reacción aumenta; debido a que la reacción libera energía en forma de calor; indicando que se trata de una reacción de tipo exotérmica.

Las formas de identificar a una reacción exotérmica son:

A + B C + D + q donde q = calorA + B –q C + D

REACCIÓN EXOTÉRMICA

Al disolver algunos cristales de cloruro de amonio NH4Cl con agua, se detecta que la temperatura del sistema disminuye, absorbiendo calor de los alrededores, por lo que se dice que se trata de una reacción de tipo endotérmica

Las formas de identificar a una reacción endotérmica son:

A + B + q C + D donde q = calorA + B C + D –q

REACCIÓN ENDOTÉRMICA

La entalpía es una función de estado, se representa con la letra H y significa calor a presión constante, sus unidades son la Caloría o el Joule.

En un proceso químico a presión constante donde el valor de q o H es positivo, se dice que el sistema absorbe calor y por lo tanto se trata de un proceso endotérmico; por el contrario si el valor de q o H es negativo, el sistema desprende calor, identificando al proceso como exotérmico.

ENTALPÍA

La Termoquímica es una rama de la Química que trata de cuantificar los cambios de entalpía en los procesos químicos.

Los valores de entalpía para ciertas sustancias en sus diferentes estados de agregación, se encuentran reportados en tablas termodinámicas, los cuales fueron determinados con un Calorímetro y en condiciones estándar:

Temperatura = 25°C o 298 KPresión = 1 atmosfera = 760 mm Hg

Es una reacción de tipo hipotética, y se forma a partir de los elementos que constituyen a un mol del compuesto, ejemplos:

H2 + ½ O2 H2O

H2 + S +2 O2 H2SO4

Al + 3/2 Cl2 AlCl3

Calor de formación

El cambio de entalpía que ocurre dentro de una reacción química depende de los productos y reactivos que intervienen, dicho de otra manera, del estado final e inicial de un proceso.

H°R = Ʃ H°Productos - Ʃ H°Reactivos

Expresión conocida como primera Ley de la

termoquímica.

Calor de reacción

HºR= ΣHºf productos – ΣHºf reactivos

Donde:

= diferencia

H = H2 – H1

Hº = Entalpía (Calor) de formación

º = Condiciones Estándar

1ª LEY DE LA TERMOQUÍMICA

CaSO4 + 2 HNO3 Ca(NO3)2 + H2SO4

HºR = Σ Hºf productos – Σ Hºf reactivos

HºR= (Hºf Ca(NO3)2+ HºfH2SO4) – (Hºf CaSO4+2 HºfHNO3)

HºR = [ -224.05 + (-212.03) ] – [(-338.73) + 2 (-41.35)]

HºR = (-436.08) – (– 421.43)

HºR = -14.65 Kcal Exotérmica

E JEMPLO:

El calor de reacción para un proceso químico es independiente del número de etapas o reacciones en las que se pueda llevar a cabo, de tal manera que las ecuaciones termoquímicas se pueden sumar o restar como ecuaciones matemáticas, para calcular el calor de una reacción específica.

2da Ley de la Termoquímica o Ley de Hess

( ) 1.Ejemplo de ecuación exotérmica A) T = 25 °C y P = 1 atm

( ) 2.En una reacción endotérmica su H°R tiene signo: B) T = 0 °C y P = 1 atm

( ) 3. Las condiciones estándar de presión y temperatura son:

C) Una pila alcalina

( ) 4. Es un ejemplo de un sistema abierto D) negativo

( ) 5. Si la entalpía de reacción es mayor a cero, podemos concluir que se trata de una reacción de tipo:

E) Termoquímica

( ) 6. En un sistema aislado como se transfiere la masa y la energía:

F) Calorímetro

( ) 7. Ejemplo de un sistema cerrado G) A + B C + D - Q

( ) 8. Aparato para medir el calor de reacción: H) Endotérmica

( ) 9. En una reacción exotérmica el calor de reacción tiene signo:

J) Un árbol

( ) 10. Tiene por objeto el cuantificar el calor desprendido y/o absorbido en una reacción química:

K) positivo

L) Reacción irreversible

M) A + B - Q C + D

Q) No hay intercambio de m y E con los alrededores

Relaciona ambas columnas:

( ) 1. Es un ejemplo de un sistema aislado: A) Una pila alcalina B) Un olla Express C) Un vaso con agua D) Un Termo ( ) 2. ¿Cuál valor de Calor de reacción corresponde a una

reacción Exotérmica? A) ∆H°R= +230 KJ B) ∆H°R= 0.0 KJ C) ∆H°R= -230 KJ D) ∆H°R= 0.0 Cal ( ) 3. Al calor de reacción a presión constante se le denomina: A) Entalpía B) Entropía C) Calor específico

D) Capacidad calorífica ( ) 4. “El calor producido o absorbido en un proceso Isobárico

es el mismo independientemente del método seleccionado para efectuar dicho cambio”, enunciado que corresponde a;

A) 1ª, Ley de la Termodinámica B) 2da. Ley de la Termodinámica

C) Ley de Hess D) Ley de Le Chatelier

Selecciona la respuesta correcta

 2HCl(g) + BaO2(s) H2O2(l) +BaCl2(s) ∆H°R=-55.1 Kcal Datos de entalpia (Kcal): H2O2(l) = - 44.8 BaCl2(s)= - 205.56 BaO2(s) = -150.5

Aplicando primera ley de la Termoquímica, calcula el calor de formación del HCl(g)

  20 C(s) + 8 H2(g) 2 C10H8 (l)

 DATOS: 1) C10H8(l) + 12 O2(g) 10 CO2(g) + 4 H2O(l) ∆H°R= -1231.6 Kcal

2) C(s) + O2(g) CO2(g) ∆H°R= -94.050 Kcal

3) H2(g) + ½ O2 (g) H2O(l) ∆H°R= -68.320 Kcal      

Calcular por ley de Hess el calor de formación para dos mol del naftaleno:

  

2CS 2(l) + 6 O2(g) 2 CO2(g) + 4 SO2 (g)  DATOS: 1) C(s) + 2 S CS2(l) ∆H°R= + 30600 cal

2) C(s) + O2(g) CO2(g) ∆H°R= - 94050 cal

3) S(s) + O2 (g) SO2(g) ∆H°R= - 70200 cal          

Calcular por ley de Hess el calor de reacción:

CH4(g) + CO2(g) 2 C(s) + 2 H2O(g)  DATOS:

A) CH4(g) + H2O(g) 3 H2(g) + CO(g) ∆H°R = + 206.1 kJ  B) CO(g) + H2O(g) CO2(g) + H2(g) ∆H°R = - 41.2 kJ C) C(s) + H2O(g) CO(g) + H2(g) ∆H°R = + 131.3 kJ       

Determina el cambio de entalpía estándar para la siguiente reacción a aplicando segunda ley de la termoquímica:

Actividades propuestas para el alumno:

Consultar la bibliografía sugerida. Consultar páginas web relacionadas con los temas.

Resolver cuestionario.

El estudio dignifica y lo lleva al camino del éxito.