termodinam y termoquímica
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TERMODINÁMICA Y TERMOQUÍMICATERMODINÁMICA Y TERMOQUÍMICA
Basado en el trabajo del Prof. Víctor BatistaBasado en el trabajo del Prof. Víctor Batista
Universidad de YaleUniversidad de Yale
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Termodinámica yTermodinámica yTermoquímicaTermoquímicaCalor, trabajo y funciones de estadoCalor, trabajo y funciones de estado
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Química y EnergíaQuímica y EnergíaENERGÍAENERGÍA es la capacidad de es la capacidad de
realizar trabajo o transferir realizar trabajo o transferir calor calor
CALORCALOR es una forma de es una forma de energía que fluye entre dos energía que fluye entre dos cuerpos que tienen distinta cuerpos que tienen distinta temperatura.temperatura.
Existen otras formas:Existen otras formas:• electromagnéticaelectromagnética• eléctricaeléctrica• cinéticacinética• potencialpotencial
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Química y EnergíaQuímica y Energía
• La combustión de unos pocos maníes aporta suficiente energía como para llevar a ebullición el agua del recipiente
• ““La energía del azúcar” La energía del azúcar” (la sacarosa reacciona (la sacarosa reacciona con el clorato de con el clorato de potasio, KClOpotasio, KClO33, un , un agente oxidante fuerte)agente oxidante fuerte)
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Química y EnergíaQuímica y Energía
• En estas reacciones se favorece la En estas reacciones se favorece la formación de los formación de los productosproductos..
• Esto significa que transcurre en forma Esto significa que transcurre en forma casi completa desde los reactivos hacia casi completa desde los reactivos hacia los productoslos productos
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Química y EnergíaQuímica y Energía2 H2 H22(g) + O(g) + O22(g) (g) ------> 2 H> 2 H22O(g) + calor y luzO(g) + calor y luz
Esta reacción puede utilizarse para generar Esta reacción puede utilizarse para generar ENERGÍA ENERGÍA ELÉCTRICAELÉCTRICA en una en una célula de combustiblecélula de combustible..
Oxidación:Oxidación:
2 H2 H22 ------> 4 H> 4 H++ + + 4 e4 e--
Reducción:Reducción:
4 e4 e-- + O + O22 + 2 H + 2 H22O O ------> 4 OH> 4 OH--
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Energía potencial y cinéticaEnergía potencial y cinética
Energía Energía potencial: potencial:
Es la energía Es la energía que posee un que posee un cuerpo en cuerpo en virtud de su virtud de su posició n.posició n.
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• Las partículas positivas y negativas conocidas como iones se atraen entre sí.
• Los átomos forman enlaces
• Cuando estas partículas se acercan, la energía potencial disminuye.
La Energía potencial a La Energía potencial a escala atómicaescala atómica
NaCl (compuesto NaCl (compuesto por iones Napor iones Na++ y Cl y Cl--))
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La Energía potencial La Energía potencial a escala atómicaa escala atómica
• Las partículas positivas y negativas conocidas como iones se atraen entre sí.
• Los átomos forman enlaces
• Cuando estas partículas se acercan, la energía potencial disminuye.
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Energía potencial y cinéticaEnergía potencial y cinética
Energía Energía ciné tica: ciné tica:
Energía Energía asociada al asociada al movimiento de movimiento de los cuerposlos cuerpos
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Energía potencial y cinéticaEnergía potencial y cinética
translate
rotate
vibrate
Energía Energía ciné tica: ciné tica:
Energía Energía asociada al asociada al movimiento de movimiento de los cuerposlos cuerpos
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Energía interna (U)Energía interna (U)
• EP + EC = Energía interna (U)EP + EC = Energía interna (U)• La energía interna de un sistema La energía interna de un sistema
depende de:depende de:• el n° de partículas el n° de partículas • el tipo de partículasel tipo de partículas• la temperaturala temperatura
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Energía interna (U)Energía interna (U)• EP + EC = Energía interna (U)EP + EC = Energía interna (U)
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Energía interna (U)Energía interna (U)• A mayor A mayor
temperatura, temperatura, mayor energía mayor energía interna.interna.
• Por ello, utilizamos Por ello, utilizamos los cambios en T los cambios en T (∆T) para (∆T) para monitorear los monitorear los cambios en U (∆U).cambios en U (∆U).
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TermodinámicaTermodinámica• Es la rama de la física que se ocupa de los
efectos de los intercambios de calor.
La energía térmica está asociada al La energía térmica está asociada al movimiento molecularmovimiento molecular
El calor se transfiere hasta que se alcanza el equilibrio térmico.
16Direccionalidad de la transferencia Direccionalidad de la transferencia del calordel calor
• El calor se transfiere espontáneamente desde un cuerpo más “caliente” (a mayor T) hacia otro más “frío” (a menor T)
• En un proceso exotérmico el calor se transfiere desde el sistema hacia el entorno.
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• El calor se transfiere espontáneamente desde un cuerpo más “caliente” (a mayor T) hacia otro más “frío” (a menor T)
• En un proceso endotérmico el calor se transfiere desde el entorno hacia el sistema.
Direccionalidad de la transferencia Direccionalidad de la transferencia del calordel calor
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Química y energíaToda la termodinámica se basa en 4 Toda la termodinámica se basa en 4 principios. El primero es conocido como:principios. El primero es conocido como:
LEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍALEY DE CONSERVACIÓN DE LA ENERGÍA• La energía debe conservarse en una reacción La energía debe conservarse en una reacción
químicaquímica
• Si la EP de los productos es menor que la de Si la EP de los productos es menor que la de los reactivos, la diferencia debe los reactivos, la diferencia debe correspondera a la ECcorrespondera a la EC
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Cambios de energía en Cambios de energía en los procesos químicoslos procesos químicos
Reactants
Products
Kinetic Energy
PE
La La EPEP del sistema disminuye. La del sistema disminuye. La ECEC aumenta. aumenta. Por lo tanto, Por lo tanto, TT debe aumentar. debe aumentar.
20Unidades de energíaUnidades de energía
1 caloría = calor requerido para 1 caloría = calor requerido para elevar la T de 1.00 g de Helevar la T de 1.00 g de H22O en 1.0 O en 1.0 ooC.C.1000 cal = 1 kilocaloría = 1 kcal1000 cal = 1 kilocaloría = 1 kcalLa caloría es una unidad usual que La caloría es una unidad usual que tiende a ser sustituída por el tiende a ser sustituída por el JOULEJOULE, , la unidad de energía del SIla unidad de energía del SI
1 cal = 4.184 joules1 cal = 4.184 joulesJames JouleJames Joule
1818-18891818-1889
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CAPACIDAD CALORÍFICACAPACIDAD CALORÍFICA
Es el calor requerido para elevar la T de un cuerpo en 1 ˚C.
¿Cuál tiene mayor capacidad calorífica?¿Cuál tiene mayor capacidad calorífica?
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Calor específicoCalor específico
¿Cuánta energía es transferida ¿Cuánta energía es transferida cuando se produce un cambio de cuando se produce un cambio de temperatura?temperatura?
El calor El calor (Q)(Q) “perdido” o “ganado” “perdido” o “ganado” depende de:depende de:
a)a) La masa de la muestra (m)La masa de la muestra (m)• La variació n de temperatura (La variació n de temperatura ( ∆∆T) T) c) c) El El calor específico calor específico del material de la del material de la
muestra (cmuestra (cee))
Q = m x ce x ∆∆TT
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Calor específicoCalor específicoSustanciaSustancia Ce (J/g•K) Ce (J/g•K)
HH22OO 4.1844.184
Ethilen glicolEthilen glicol 2.392.39
AlAl 0.8970.897
VidrioVidrio 0.840.84AluminioAluminio
AguaAgua
ATENCIÓN:
•El ce varía con el estado de agregación del material
•El vidrio no es en realidad una sustancia
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Calor específicoCalor específicoUna masa de 25.0 g de Al se Una masa de 25.0 g de Al se enfría de 310 enfría de 310 ooC a 37 C a 37 ooC. C.
¿Cuánta energía térmica fue ¿Cuánta energía térmica fue transferida por el Al al transferida por el Al al ambiente?ambiente?
Q = m x ce x ∆∆TT
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Calor específicoCalor específicoUna masa de 25.0 g de Al se enfría de 310 Una masa de 25.0 g de Al se enfría de 310 ooC a 37 C a 37 ooC. C.
¿Cuánta energía térmica fue transferida por del Al al ¿Cuánta energía térmica fue transferida por del Al al ambiente?ambiente?
donde ∆T = Tdonde ∆T = Tfinalfinal - T - Tinicialinicial
Q = (0.897 J/g•K)(25.0 g)(37 - 310)KQ = (0.897 J/g•K)(25.0 g)(37 - 310)K
Q = - 6120 JQ = - 6120 J Note que el signo negativo de Q indica que el calor fue transferido Note que el signo negativo de Q indica que el calor fue transferido por el aluminio. por el aluminio.
El proceso es exotérmicoEl proceso es exotérmico
Q = m x ce x ∆∆TT
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Calor intercambiado sin cambios Calor intercambiado sin cambios en el estado de agregaciónen el estado de agregación
Q = m x ce x ∆∆TT
27Calor intercambiado con cambios Calor intercambiado con cambios en el estado de agregaciónen el estado de agregación
Involucran transferencia de energía Involucran transferencia de energía a T constantea T constanteHielo + 333 J/g (calor de fusión) Hielo + 333 J/g (calor de fusión) ----------> agua líquida> agua líquida
Q = (calor de fusión)(masa)Q = (calor de fusión)(masa)
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Calor intercambiado en cambios Calor intercambiado en cambios de estado de agregaciónde estado de agregación
La vaporizació n requiere La vaporizació n requiere energía (calor).energía (calor).
Esa es la razó n por la Esa es la razó n por la cualcual
a)a) Sentimos frío al salir Sentimos frío al salir del aguadel agua
• Usamos agua para Usamos agua para apagar el fuegoapagar el fuego
+ energía
Líquido Líquido ------> Vapor> Vapor
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calentamientocalentamiento
vaporizaciónvaporización
fusiónfusión
Curva de calentamiento del agua
La T permanece constante La T permanece constante durante los cambios de estadodurante los cambios de estado
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Calor de fusió n del agua = 333 J/gCalor de fusió n del agua = 333 J/gCalor específico del agua = 4.2 J/g•KCalor específico del agua = 4.2 J/g•K
Calor de vaporizació n del agua = 2260 J/gCalor de vaporizació n del agua = 2260 J/g
¿Cuánto calor se necesita para llevar ¿Cuánto calor se necesita para llevar 500. g de hielo a vapor a 100 500. g de hielo a vapor a 100 ooC?C?
Calor y cambios de estadoCalor y cambios de estado
+333 J/g+333 J/g +2260 J/g+2260 J/g
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¿Cuánto calor se necesita para llevar 500 g de hielo a ¿Cuánto calor se necesita para llevar 500 g de hielo a vapor a 100 vapor a 100 ooC? C?
1. Para fundir el hielo1. Para fundir el hielo
QQ11 = (500 g)(333 J/g) = 1.67 x 10 = (500 g)(333 J/g) = 1.67 x 1055 J J
2.2. Para llevar el agua líquida de 0 Para llevar el agua líquida de 0 ooC a 100 C a 100 ooCC
QQ22 = (500. g)(4.2 J/g•K)(100 - 0)K = 2.1 x 10 = (500. g)(4.2 J/g•K)(100 - 0)K = 2.1 x 1055 J J
3.3. Para evaporar el agua a 100 Para evaporar el agua a 100 ooCC
Q = (500. g)(2260 J/g) = 1.13 x 10Q = (500. g)(2260 J/g) = 1.13 x 1066 J J
Q total = 1.51 x 10Q total = 1.51 x 10 66 J = 1510 kJ J = 1510 kJ
Calor y cambios de estadoCalor y cambios de estado
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Reactividad químicaReactividad química¿Por qué ocurren las reacciones químicas? ¿Por qué ocurren las reacciones químicas?
¿Có mo ocurren?¿Có mo ocurren?La primera pregunta la responde la La primera pregunta la responde la TERMODINÁMICATERMODINÁMICA la segunda, la la segunda, la CINÉTICA QUÍMICACINÉTICA QUÍMICA..
Ya vimos que existen fuerzas capaces de Ya vimos que existen fuerzas capaces de favorecer la formació n de los productos:favorecer la formació n de los productos:
•• formació n de un precipitadoformació n de un precipitado•• producció n de gasesproducció n de gases•• producció n de Hproducció n de H 22O en reacciones ácido-baseO en reacciones ácido-base•• transferencia de electrones en una bateríatransferencia de electrones en una batería
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Reactividad químicaReactividad químicaPero la energía transferida tambié n nos permite Pero la energía transferida tambié n nos permite
predecir el sentido de la reacció n.predecir el sentido de la reacció n.
En general, las reacciones que transfieren En general, las reacciones que transfieren energía al entorno (exotérmicas) favorecen la energía al entorno (exotérmicas) favorecen la obtención de los productosobtención de los productos
Por lo tanto, consideremos la transferencia de calor en Por lo tanto, consideremos la transferencia de calor en los procesos químicos.los procesos químicos.
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Calor intercambiado en Calor intercambiado en procesos físicosprocesos físicos
COCO 2 2 (s, -78 (s, -78 ooC) C) ------> CO> CO 2 2 (g, -78 (g, -78 ooC)C)
El calor es transferido del entorno al sistema en un proceso endotérmico.
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Calor intercambiado en Calor intercambiado en procesos físicosprocesos físicos
• COCO 2 2 (s, -78 (s, -78 ooC) C) ------> > COCO 2 2 (g, -78 (g, -78 ooC)C)
• Ordenamiento regular Ordenamiento regular de molé culas en el de molé culas en el só lido só lido -----> molé culas en -----> molé culas en fase gaseosafase gaseosa
• Las molé culas de gas Las molé culas de gas tienen –tienen –promedialmente- promedialmente- mayor energía mayor energía ciné tica que las del ciné tica que las del só lido.só lido.
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Diagrama energético Diagrama energético para la transferencia de para la transferencia de calor analizadacalor analizada
∆E = E(final) - E(inicial) = E(gas) - E(só lido)
COCO22
(sólido)(sólido)
COCO22 (gas) (gas)
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Calor intercambiado en Calor intercambiado en procesos físicosprocesos físicos
• Las moléculas de COLas moléculas de CO2 2 aumentaron su energía aumentaron su energía
cinética.cinética.
• Pero además, fue realizado un Pero además, fue realizado un TRABAJOTRABAJO cuando el sistema se expandió “empujando” a la cuando el sistema se expandió “empujando” a la atmósfera .atmósfera .
COCO2 2 (s, -78 (s, -78 ooC) C) ------> CO> CO2 2 (g, -78 (g, -78 ooC)C)
¡Dos fenómenos han ocurrido!¡Dos fenómenos han ocurrido!
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PRIMERA LEY DE LA PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICATERMODINÁMICA
∆∆U = Q + wU = Q + w
Calor intercambiadoCalor intercambiado
Variación de laVariación de laenergía internaenergía interna
TrabajoTrabajo
¡La energía se conserva!¡La energía se conserva!
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Calor liberadoCalor liberado(exotérmico), Q<0(exotérmico), Q<0
Calor absorbidoCalor absorbido(endotérmico), Q>0(endotérmico), Q>0
SISTEMASISTEMA
∆U = Q + W
Trabajo recibidoTrabajo recibido(W>0)(W>0)
Trabajo realizadoTrabajo realizado(W<0)(W<0)
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ENTALPÍAENTALPÍALa mayoría de las reacciones químicas ocurren a La mayoría de las reacciones químicas ocurren a
P constante. Por lo tanto:P constante. Por lo tanto:
Y como ∆U = ∆H + W (y W suele ser pequeño)Y como ∆U = ∆H + W (y W suele ser pequeño)
∆∆H = calor intercambiado a P constante ≈ ∆EH = calor intercambiado a P constante ≈ ∆E
∆∆H = HH = Hfinalfinal - H - Hinicialinicial
Calor intercambiado a P constante = QCalor intercambiado a P constante = Qpp
QQpp = = H ∆H ∆ donde donde H = entalpíaH = entalpía
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Si Si HH finalfinal < H < H inicialinicial , entonces H es negativo∆ , entonces H es negativo∆
El proceso es El proceso es EXOTÉ RMICOEXOTÉ RMICO
Si Si HH finalfinal > H > H inicialinicial , entonces H es positivo∆ , entonces H es positivo∆
El proceso es El proceso es ENDOTÉ RMICOENDOTÉ RMICO
ENTALPÍAENTALPÍA∆∆H = HH = H finalfinal - H - H inicialinicial
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Considere la formació n de aguaConsidere la formació n de agua
HH 22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O 22(g) (g) ----> H> H 22O(g) + O(g) + 241.8 kJ241.8 kJ
ENTALPÍAENTALPÍA
Reacció n exoté rmica — el calor es un Reacció n exoté rmica — el calor es un “producto” y H = – 241.8 kJ∆“producto” y H = – 241.8 kJ∆
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Obtener HObtener H 22O O líquidalíquida a a partir de Hpartir de H 22 y O y O 22 implica implica dosdos pasos pasos exoexoté rmicos. té rmicos.
ENTALPÍAENTALPÍA
H2 + O2 gas
H2O líquidaH2O vapor
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Obtener HObtener H 22O O líquidalíquida a partir de H a partir de H 22 y O y O 22 implica implica dosdos pasos pasos exoexoté rmicos. té rmicos.
HH 22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O 22(g) (g) ------> H> H 22O(g) + 242 kJO(g) + 242 kJ
HH 22O(g) O(g) ------> H> H 22O(liq) + 44 kJ O(liq) + 44 kJ -----------------------------------------------------------------------
HH 22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O 22(g) (g) ------> H> H 22O(liq) + 286 kJO(liq) + 286 kJ
LEY DELEY DE HESS:HESS:Si una reacción puede plantearse como la suma Si una reacción puede plantearse como la suma de dos o más reacciones, su ∆H neto es la de dos o más reacciones, su ∆H neto es la suma de los ∆H de cada una tales reaccionessuma de los ∆H de cada una tales reacciones
ENTALPÍAENTALPÍA
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Ley de Hess y diagramas de energíaLey de Hess y diagramas de energía
La formación de H2O puede ocurrir en uno o dos pasos.
∆Htotal es el mismo, no importa en cuantos pasos ocurra el proceso.
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Ley de Hess y diagramas de energíaLey de Hess y diagramas de energía
La formación de CO2 puede ocurrir en uno o dos pasos.
∆Htotal es el mismo, no importa en cuantos pasos ocurra el proceso.
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• Ésto es válido porque Ésto es válido porque ∆H es una ∆H es una FUNCIÓN DE ESTADOFUNCIÓN DE ESTADO
• Éstas dependen únicamente del Éstas dependen únicamente del estado del sistema y no de cómo el estado del sistema y no de cómo el sistema llegó a tal estadosistema llegó a tal estado
• V, T, P, energía … y tu cuenta V, T, P, energía … y tu cuenta bancaria, son funciones de estadobancaria, son funciones de estado
• A diferencia de V, T, y P, no podemos A diferencia de V, T, y P, no podemos medir el valor absoluto de H. Sólo medir el valor absoluto de H. Sólo podemos medir ∆H.podemos medir ∆H.
Σ Σ ∆∆H por un camino =H por un camino =
Σ Σ ∆∆H por otro caminoH por otro camino
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Variación de entalpía estándarVariación de entalpía estándarMuchos valores de H son expresados ∆Muchos valores de H son expresados ∆
como como H∆H∆ oo Significa que H fue medido en ∆Significa que H fue medido en ∆
condiciones estándar:condiciones estándar:P = 1 bar = 10P = 1 bar = 10 55 Pa = 1 atm /1.01325 Pa = 1 atm /1.01325 Concentration = 1 mol/LConcentration = 1 mol/LT = 25 T = 25 ooCC
Con todas las especies en su estado Con todas las especies en su estado estándar:estándar:
Por ejemplo: C (grafito), OPor ejemplo: C (grafito), O 22(g) , Br (l), etc.(g) , Br (l), etc.
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HH22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g) ----> H> H22O(g)O(g)
∆∆H˚ = -242 kJH˚ = -242 kJ
2 H2 H22(g) + O(g) + O22(g) (g) ----> 2 H> 2 H22O(g)O(g)
∆∆H˚ = -484 kJH˚ = -484 kJ
HH22O(g) O(g) ----> H> H22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g)
∆∆H˚ = +242 kJH˚ = +242 kJ
HH22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g) ----> H> H22O(l)O(l)
∆∆H˚ = -286 kJH˚ = -286 kJ
Depende de Depende de cómo fue escrita la ecuacióncómo fue escrita la ecuación y de los y de los estados de los reactivos y productosestados de los reactivos y productos
∆∆HHoo
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∆∆HHffoo
(entalpía molar de formación estándar)(entalpía molar de formación estándar)
Es el cambio de entalpía que Es el cambio de entalpía que acompañ a la formació n de acompañ a la formació n de un molun mol de de una sustancia en estado estándar a una sustancia en estado estándar a partir de los elementos que la partir de los elementos que la constituyen en estado estándarconstituyen en estado estándar
51∆∆HHffoo
(entalpía molar de formación (entalpía molar de formación estándar)estándar)
HH22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O22(g) (g) ----> H> H22O(g)O(g)
∆∆HHffoo (H (H22O, g)= -241.8 kJ/molO, g)= -241.8 kJ/mol
Por definición: Por definición:
∆∆HHffoo
= 0 , para un elemento en su = 0 , para un elemento en su
estado estándarestado estándar
52Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
Supongamos que queremos conocer el Supongamos que queremos conocer el ∆H∆Ho o
de la reacció n:de la reacció n: HH 22O(g) + C(grafito) --> HO(g) + C(grafito) --> H 22(g) + CO(g)(g) + CO(g)
(la mezcla de los productos se conoce (la mezcla de los productos se conoce como “como “ gas de aguagas de agua” )” )
53Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
HH 22O(g) + C(grafito) O(g) + C(grafito) ----> H> H 22(g) + CO(g) (g) + CO(g)
En tablas encontramos:En tablas encontramos:
• HH 22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O 22(g) --> H(g) --> H 22O(g) H∆O(g) H∆ ff = - 242 ˚ = - 242 ˚
kJ/molkJ/mol
• C(s) + 1/2 OC(s) + 1/2 O 22(g) --> CO(g)(g) --> CO(g) H∆ H∆ ff = - 111 ˚ = - 111 ˚
kJ/molkJ/mol
54Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
HH 22O(g) --> HO(g) --> H 22(g) + 1/2 O(g) + 1/2 O 22(g) H∆(g) H∆ oo = 242 kJ = 242 kJ
C(s) + 1/2 OC(s) + 1/2 O 22(g) --> CO(g)(g) --> CO(g) H∆H∆ oo = -111 kJ = -111 kJ
--------------------------------------------------------------------------------
Obtener gas de agua a partir de agua y grafito, en la Obtener gas de agua a partir de agua y grafito, en la relació n indicada en la ecuació n relació n indicada en la ecuació n requiere requiere de 131 kJ de de 131 kJ de energía. energía.
La reacció n es La reacció n es ENDOENDOté rmica.té rmica.
HH 22O(g) + C(grafito) O(g) + C(grafito) ----> H> H 22(g) + CO(g)(g) + CO(g)
∆∆HH oonetoneto = 131 kJ = 131 kJ
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Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
En general, si conocemos En general, si conocemos todos los ∆Htodos los ∆Hff
o o de reactivos y de reactivos y
productos:productos:
¿∆H de reacción?¿∆H de reacción?
∆∆HHooreaccreacc = = ΣΣ H∆ H∆ ff
oo (productos) - (productos) - ΣΣ H∆ H∆ ff
oo (reactivos)(reactivos)
Recuerde que siempre: ∆ = final – inicial
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Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
Calcular el calor de combustión del metanol; Calcular el calor de combustión del metanol; o lo que es lo mismo, el ∆Ho lo que es lo mismo, el ∆Hoo
reaccreacc para: para:
CHCH33OH(g) + 3/2 OOH(g) + 3/2 O22(g) (g) ----> CO> CO22(g) + 2 H(g) + 2 H22O(g)O(g)
∆∆HHooreaccreacc = = ΣΣ ∆H ∆Hff
oo (prod) - (prod) - ΣΣ ∆H ∆Hff
oo (react)(react)
57Uso de tablas de Uso de tablas de ∆H∆Hffoo
∆∆HHooreaccreacc = ∆H = ∆Hff
oo (CO(CO22) + 2 ∆H) + 2 ∆Hff
oo (H(H22O) O)
- {3/2 ∆H- {3/2 ∆Hffoo
(O(O22) + ∆H) + ∆Hffoo
(CH(CH33OH)} OH)}
= (-393.5 kJ) + 2 (-241.8 kJ) = (-393.5 kJ) + 2 (-241.8 kJ)
- {0 + (-201.5 kJ)}- {0 + (-201.5 kJ)}
∆∆HHooreaccreacc = -675.6 kJ por mol de metanol = -675.6 kJ por mol de metanol
CHCH33OH(g) + 3/2 OOH(g) + 3/2 O22(g) (g) ----> CO> CO22(g) + 2 H(g) + 2 H22O(g)O(g)
∆∆HHooreaccreacc = = ΣΣ H∆ H∆ ff
oo (prod) - (prod) - ΣΣ H∆ H∆ ff
oo (react)(react)
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Midiendo el calor de reacciónCALORIMETRÍACALORIMETRÍA
A volumen constante: La “Bomba
calorimétrica”• Se quema una
muestra en forma completa.
• Se mide el calor intercambiado con el líquido calorimétrico (agua).
• Se deduce el ∆U de la reacción.
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CALORIMETRÍACALORIMETRÍA
Parte del calor de reacción se transfiere al aguaQagua = (magua)(Ceagua)(∆Tagua)
Parte del calor de reacción se transfiere a la “bomba”Qbomba = (Cbomba)(∆Tbomba)
Qreacción + Qagua + Qbomba = 0
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Determinemos el calor de combustión del octano: Determinemos el calor de combustión del octano:
CC88HH1818 + 25/2 O + 25/2 O22 --> 8 CO --> 8 CO22 + 9 H + 9 H22OO
•• Se queman en la “bomba” 1.00 g de octanoSe queman en la “bomba” 1.00 g de octano• La temperatura sube de 25.00 °C a 33.20 La temperatura sube de 25.00 °C a 33.20 ooCC• El calorímetro contiene 1200 g de aguaEl calorímetro contiene 1200 g de agua• La capacidad calorífica de la bomba es 837 J/La capacidad calorífica de la bomba es 837 J/
KK
Determinando el calor de reacciónDeterminando el calor de reacciónCALORIMETRÍACALORIMETRÍA
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Paso 1Paso 1 Calcular el calor transferido al agua.Calcular el calor transferido al agua.QQagua = (4.184 J/g•K)(1200 g)(8.20 K) = 41,170 J = (4.184 J/g•K)(1200 g)(8.20 K) = 41,170 J
Paso 2Paso 2 Calcular el calor transferido a la bomba. Calcular el calor transferido a la bomba.QQbomba= (= (Cbomba)( T)∆)( T)∆
QQbomba = (837 J/K)(8.20 K) = 6860 J = (837 J/K)(8.20 K) = 6860 J
Paso 3Paso 3 Determinar el calor de reacció nDeterminar el calor de reacció n 41,170 J + 6860 J + Q41,170 J + 6860 J + Qcomb = 0 = 0QQcomb (para 1,0 g de octano) = - 48.0 kJ/g (para 1,0 g de octano) = - 48.0 kJ/g
Determinando el calor de reacciónDeterminando el calor de reacciónCALORIMETRÍACALORIMETRÍA
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TRADUCCIÓN Y ADECUACIÓNTRADUCCIÓN Y ADECUACIÓN