TermoquímicaAplicación de la 1a ley de la termodinámica a las
reacciones químicasItzel Condado Morales
lunes 31 de marzo de 2014
Energía de las reacciones químicas
12N2,(g) +
32H2 ,(g)→ NH 3,(g)
12N2 +
32H2 → N(g) + 3H (g)
N + 3H → NH + 2H
NH + 2H → NH2 + H
NH2 + H → NH 33(g)2
lunes 31 de marzo de 2014
Cambios de energía interna y entalpía
Recordemos: Condiciones estándar: P = 1 atm, T = 298.15 K
H =U + PV
¿Por qué se prefiere usar la entalpía en lugar de energía interna?
lunes 31 de marzo de 2014
Experimento a P cte, paredes diatérmicas
lunes 31 de marzo de 2014
Experimento a P cte, paredes diatérmicas
lunes 31 de marzo de 2014
Experimento a P cte, paredes diatérmicas
Si el agua del baño se calienta, la reacción libera energía: exotérmicaSi el agua del baño se enfría, la reacción absorbe energía: endotérmica
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía de reacción
Se mide el cambio de entalpía: ΔHSe especifica la fase (sólido, líquido o gas) para cada reactivo y productoSi la reacción es a condiciones estándar, entonces es ΔHº
Calor retirado del medio conforme los reactivos se transforman en productos, a T y P constantes
Reacción exotérmica
ΔH 0 La reacción absorbe energía
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía de reacción
H es una función de estado
Si la temperatura en el curso de la reacción difiere de 298.15 K, ¿por qué es posible
reportarla a 298.15 K?
lunes 31 de marzo de 2014
¿Cómo calcular ΔHº de reacción?
No hay un cero que sirva de referencia absoluta para medir H individual. Se mide el ΔH.
ΔH º reacción = H º productos −H º reactivos
ΔH º reacción = υiΔH º formación_ productosi∑ − υiΔH º formación_ reactivos
i∑
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía estándar de formación
Nota: la entalpía de formación de los elementos puros en su estado más estable es igual a cero
Entalpía asociada a una reacción en la que el único producto de reacción es 1 mol de la especie
de interés y como reactivos sólo aparecen elementos puros en su estado de agregación más estables.
H2(g) + 12O2(g) → H2O(l )
12N2(g) +
32H2(g) → NH 3(g)
lunes 31 de marzo de 2014
¿Qué pasa si no es posible medir ΔHº de formación?
Pero también podría ocurrir:
2C(grafito) + 3H2(g) →C2H6(g)
2C(grafito) + 3H2(g) →CH 4(g) +C(grafito) + H2(g)
2C(grafito) + 3H2(g) →C2H 4(g) + H2(g)
2C(grafito) + 3H2(g) →C2H2(g) + 2H2(g)
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía estándar de combustión
Ejercicio: Balancear la ecuación de combustión del benceno
C2H6(g) + 7 2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l )
C6H6(l ) +O2(g) →CO2(g) + H2O
R = 1,152,6,3
lunes 31 de marzo de 2014
Ley de HessLa entalpía es una función de estadoSe conocen los siguientes datos para el etano:
C2H6(g) + 7 2O2(g) → 2CO2(g) + 3H2O(l )
H2(g) + 12O2(g) → H2O(l )
ΔHº comb
ΔHº formación
ΔHº formación
C(grafito) +O2(g) →CO2(g)
lunes 31 de marzo de 2014
Continuación de termoquímica
27 de marzo de 2014
lunes 31 de marzo de 2014
Resumen de conceptos
Entalpía de reacciónEntalpía de formaciónEntalpía de combustiónLey de Hess
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía de reacción
En general, para cualquier reacción:
ΔH º reacción = cΔH º formación_C +dΔH º formación_D −aΔH º formación_A −bΔH º formación_B
aA + bB→ cC + dD
ΔH º reacción = ν iΔH º form_ productos − ν iΔH º form_ reactivosi∑
i∑
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Entalpía de formación
1 mol del compuesto como único producto, a partir de sus elementos en su estado estándar más estable
aA(ee) + bB(ee) →C(g,s,l )
12H2(g) +
12Br2(l ) → HBr(g) ΔH º form HBr(g)
ΔH º form Fe2O3(s )2Fe(s ) +32O2(g) → Fe2O3(s )
lunes 31 de marzo de 2014
Entalpía de combustión
Combustión de 1 mol de compuesto. Productos CO2 + H2O si el compuesto está formado por C, H, O.
CaHb + (a +b4)O2(g) → aCO2(g) +
b2H2O(l )
CH 4(g) + 2O2(g) →CO2(g) + 2H2O(l )
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Ley de HessH es una función de estado
12H2(g) +
12Cl2(g) → HCl(g)
Na(s ) + H2O(l ) → NaOH (s ) +12H2(g)
HCl(g) + NaOH (s ) → NaCl(s ) + H2O(l )
Na(s ) +12Cl2(g) → NaCl(s )
Cambio neto:
ΔH=-139.78 kJ/mol
ΔH= -92.31 kJ/mol
ΔH= -179.06 kJ/mol
ΔH= -411.15 kJ/mol
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Entalpía de enlace
Energía de disociación de las unidades básicas de la estructura (moléculas) en sus átomos componentes en estado gaseoso
H2(g) → 2H (g)
ΔH º= ΔH ºH−H = 458kJmol−1
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Entalpía de enlace
Dos enlaces O-H
H2O(g) → 2H (g) +O(g)
ΔH º298 = 926.98kJmol−1
ΔH º rxn = 2ΔH ºO−H ΔH ºO−H =12ΔH º rxn = 463.49
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¿Cuántos enlaces hay en la molécula de H2O2?
H2O2(g) → 2H (g) + 2O(g) ΔHº= 1070 kJ/mol
ΔH ºO−O = ΔH º peróxido −2ΔH ºO−H
ΔH ºO−O = 1070.6 − 927.0 = 143.6kJ /mol
ΔH º peróxido = ΔH ºO−O +2ΔH ºO−H
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Energía de redEnlace iónico
Na+(g) +Cl−(g) → NaCl(s ) ΔHºred
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Aplicación de la ley de Hess
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Entalpías de transición
lunes 31 de marzo de 2014
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