Termoqumica

El estudio de la Termoqumica implica la introduccin como concepto significativo, de la energa

asociada a la estructuracin qumica de la materia. Este concepto se agrega as a los componentes

trmicos de la energa (cintica, rotacin, vibracin) que eran los que considerbamos hasta

ahora. Por lo tanto desde este momento debemos tener presente que la energa de un sistema

(rigurosamente cualquiera como es obvio) tendr una componente trmica y otra componente

qumica o estructural:

ET = componente trmica o energa trmica

EQ = componente qumica o energa qumica

LUEGO:

ES= energa del sistema = ET + EQ

Sabemos que la energa de un sistema puede ser evaluada de acuerdo al tipo de proceso con que

se trabaja como E o como H, pero an as sigue siendo vlido que siempre existir una

componente trmica y otra qumica.

De acuerdo a ello se puede plantear:

QV = E = ET + EQ

QP = H = H T + HQ

Energas trmicas y qumicas: su interrelacin con el sistema-entorno o medio ambiente.

La energa de un sistema tiene componentes qumicos con sucorrespondiente Energa Qumica o

estructural, Energas Trmicas en sus diferentes formas, y las Energas de los ncleos de los

tomos (que por supuesto son las de mayor magnitud, pero como en los procesos que estudia la

Termoqumica se mantienen constantes no las consideraremos). De acuerdo a ello vamos a

esquematizar:

ET = componente trmica o energas trmicas

EQ = componente qumica o energa qumica

Luego:

ES = ENERGA DEL SISTEMA = ETRMICAS + EQUMICAS

Naturalmente cuando un sistema reacciona y cambia su composicin qumica, habr una variacin

en su energa qumica y podr haberlo en las trmicas si la energa del proceso no se intercambia

con el medio ambiente.

Los cambios de energas de un sistema pueden ser evaluados de acuerdo al tipo de proceso con

que se trabaja tomando en cuenta E (energa interna, si es a volumen constante) o H (entalpa, a

presin constante), pero an as, sigue siendo vlido que siempre existir una componente

trmica y otra qumica.

De acuerdo a ello se puede plantear:

QV = E = ET + EQ

QP = H = HT + HQ

Al nmero -2 le corresponde un H-2

Qu otra operacin sencilla podemos hacer con los calores de reaccin?

Supongamos tener una reaccin qumica terica como la que sigue:

aA + bB cC + dD H1

Ahora observamos la misma pero con stas variaciones, que surgen de usar como factor comn el

nmero de moles de A (nA= a)

a/a A + b/a B c/a C + d/a D DH 2= ???

En este caso elH2 = H1/a o lo que es lo mismo:

H1 = a H2

Calorimetra

La calorimetra se encarga de medir el calor en una reaccin qumica o un cambio fsico usando un

calormetro. La calorimetra indirecta calcula el calor que los organismos vivos producen a partir

de la produccin de dixido de carbono y de nitrgeno (urea en organismos terrestres), y del

consumo de oxgeno.

A cualquier temperatura sobre el cero absoluto, los tomos poseen distintas cantidades de energa

cintica por la vibracin. Ya que los tomos vecinos colisionan entre s, esta energa se transfiere.

Aunque la energa de los tomos individuales puede variar como resultado de estas colisiones, una

serie de tomos aislados del mundo exterior tiene una cantidad de energa que no cambia porque

va pasando de tomo a tomo. Conceptualmente, la energa promedio por tomo puede

calcularse dividiendo la energa total por el nmero de tomos. La calorimetra se encarga de

medir el calor en una reaccin qumica o un cambio fsico usando un calormetro. La calorimetra

indirecta calcula el calor que los organismos vivos producen a partir de la produccin de dixido de

carbono y de nitrgeno (urea en organismos terrestres), y del consumo de oxgeno.

Aunque no conocemos la energa total de los tomos de un objeto, podemos medir el efecto de

esa energa cintica promedio - se trata de la temperatura del objeto. Un aumento en la energa

cintica promedio de los tomos delobjeto se manifiesta como un aumento de temperatura y

viceversa.

Si un objeto se asla del resto del universo, su temperatura se mantendr constante. Si la energa

entra o sale, la temperatura deber cambiar. La energa movindose de un lugar a otro se llama

calor y la calorimetra usa las mediciones de los cambios de temperatura para registrar el

movimiento de calor.

Calorimetra a volumen constante

No existe trabajo en la calorimetra de volumen constante, por lo que el calor medido es igual al

cambio de energa interna del sistema:

Donde:

U = cambio de energa interna

Como la presin no se mantiene constante, el calor medido no representa el cambio de entalpa.

En conclusin la calorimetra es una tcnica de anlisis trmico que permite medir los cambios

energticos de una sustancia en presencia de un material de referencia. Resulta de aplicacin en

estudio de polmeros, productos farmacuticos, alimentos, etc.

Calorimetra a presin constante

El calor medido es igual al cambio en la energa interna del sistema menos el trabajo realizado:

Como la presin se mantiene constante, el calor medido representa el cambio de entalpa.