CAMBIO DE ENERGÍA EN REACCIONES QUIMICAS

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAMINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION

LICEO NACIONAL «JUAN CRISOSTOMO FALCON»

Licda Ana Isabel Coello

TERMODINAMICAEs la ciencia que estudia la relación que existe entre el calor y otras formas de energía.

TERMODINAMICA QUIMICA O TERMOQUIMICA

Es la rama de la química que estudia desde un punto de vista general las relaciones entre la energía y los cambios químicos.

La parte de la Química que se encarga de estudiar la variaciones de energía térmica (calor) que acompañan a las reacciones químicas.

ECUACIÓN TERMOQUIMICA

1. Es aquella ecuación química donde se describen su estado físico, calor de reacción y además se señalan otras condiciones como la presión, temperatura a la cual se encuentra.

Ejemplo: C6H6 (l) +15/2O2 → 3H2O + 6CO2

Q25°C= -3267,70KJ

SISTEMA• Es cualquier espacio

material en el que se desea enfocar la atención (estudio). Este sistema queda separado del resto del universo por un limite imaginario o físico, el resto se denomina medio ambiente.

• TIPOS DE SISTEMAS Abierto Cerrado Aislado

FASEPorción homogénea de un sistema físicamente diferenciable, y separable mecánicamente. Desde este punto de vista los sistemas pueden dividirse en:-Sistema Homogéneo-Sistema Heterogéneo

ENERGÍAEs la capacidad para producir cambios cuando un sistema interacciona con los alrededores a través de la frontera. La energía cruza la frontera en forma de calor llamada energía Térmica y/o trabajo.1cal=4,184J y 1Kcal=1x103Esto indica que el calor y trabajo son fenómenos que no se acumulan en el sistema. La energía se clasifica en:-Energía Cinética (Ec)Ec=1/2m*V2; V= velocidad del cuerpo y m= masa-Energía Potencial (Ep)

Términos Necesarios Conocer:

• Desprende calor• Valor numérico del signo es

negativo

PROCESO EXOTERMICO

• Absorbe calor• Valor numérico del signo es

positivo

PROCESO ENDOTERMICO

PROPIEDADES DE UN SISTEMA

INTENSIVAS EXTENSIVAS

DensidadMasa molar

Volumen molar Temperatura y

presión

Masa totalVolumen total Energía total

VARIABLES DE UN SISTEMA

Cada una de las cantidades que determinan y definen el estado de un sistema. Por lo tanto.

PROCESOS DE UN SISTEMAEn forma general de la energía en forma de calor se representa con la letra Q y el símbolo ∆H

Ejemplo:En un proceso se desprenden 12500J de calor. ¿Qué tipo de proceso y valores para Q en KJ y calorías.Datos: Tipo de proceso: proceso exotérmico porque se desprende calorQ=12500J Q=12500J x 1KJ = -12,50KJ Q KJ=? 1x10Q cal=? Q=12500J x 1cal = -2987,57 cal 4,184J

CAMBIOS DE FASE

H2O (s)+ calor H2O(l) Fusión. Cuando la cantidad de sustancia que se considera es un mol, se denomina calor molar de fusión y se representa ∆Hf

H2O (l)+ calor H2O(s) Congelación o solidificación

H2O (l)+ calor H2O(g) Vaporización. Cantidad de sustancia absorbida por un mol de sustancia y se representa ∆Hv

H2O (s)+ calor H2O(l) Condensación o licuefacción

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CALOR ESPECIFICO (Ce)

El Calor especifico de una sustancia es la cantidad de calor que se debe suministrar a 1g de sustancia para elevarle su temperatura en 1°C. Mientras mayor sea el valor para el Ce de una sustancia, mayor cantidad de calor hay que suministrarle para lograr el aumento significativo en su temperatura. El agua liquida posee un alto valor para su Ce el cual es 4,184 J/g°C.Q= m ×Ce × ( t)

Ejemplo:¿Cuanto calor hay que suminístrale a 85g de un aceite ligero para que su temperatura aumente desde una temperatura 25°C a 60°C?

Se tiene 25g de H2O a 35°C ¿Qué cantidad de calor se le debe extraer al H2O, para que su temperatura descienda a 25°C?

Q= cantidad de calor suministrado o extraído en Jm= masa de la fase en gCe= calor especifico en J g.°c

CALORIMETRIA

Es la parte de la física que se encarga de medir la cantidad de calor generado en ciertos procesos físicos o químicos.

Es la medida de la cantidad de calor que cede o absorbe un cuerpo en curso de un proceso físico o químico.

La calorimetría mide el calor de una reacción química o un cambio de estado usando un instrumento llamado calorímetro.

Para determinar los calores de reacción se utilizan los calorímetros.Para obtener buenos resultados, es necesario determinar la capacidad calorífica del calorímetro (Constante calorimétrica= Kc). Operacionalmente se define como la cantidad de calor por grados de temperatura (J/°C), que pierde o gana el calorímetro y el termómetro durante sus determinaciones calorimétricas. Conocida esta cantidad se aplica la ecuación siguiente: Qc=Kc x ∆tLa cantidad total de calor que acompaña a la reacción es igual a Q= Q1+ Qc

Ejemplo: Un calorímetro con una constante calorimétrica igual a 59,41J/°C contiene 2000 g de agua a 25,3°C. En la cámara de reacción se realiza un proceso químico. La temperatura del termómetro asciende hasta 28,2°C. ¿Qué cantidad de calor en KJ se desprendió en la reacción.

FACTORES QUE AFECTAN EL CALOR DE UNA REACCION

Depende si el proceso realiza a volumen o a presión constante, también de las cantidades de sustancias consideradas en su estado físico y la temperatura a la cual se realiza la reacción.

ENTALPIA

Calor de reacción que acompaña a un proceso químico, que se realiza a presión constante y se representa mediante una función termodinámica y se designa con la letra H.Para indicar la variación energética(∆H), entalpia de los reaccionantes (H1) y entalpia de los productos (H2) ∆H= H2 – H1

LEY DE HESS (LEY DE SUMAS CONSTANTES DE CALOR)

La variación de calor resultante en una reacción química es siempre la misma, ya sea que la reacción se efectúe en una o varias etapas. La ley de Hess permite que las ecuaciones termoquímicas, sean sumadas y restadas como ecuación algebraica. Otra Ley importante, es la Ley de Lavoisier-

Laplace , cuyo enunciado: el calor de descomposición de un compuesto es

numéricamente igual a su calor de formación, pero de signo contrario

Aplicación de la Ley de Hess

Se tiene las siguientes ecuaciones termoquímicas:1. C2H5OH(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l) H25°C= -1366,91KJ2. C(s) + O2(g) CO2 (g) H25°C= -393,51 KJ3. H2(g) + ½ O2 H2O(l ) H25°C= -285,85 KJ

Con estos datos calcular el calor de formación del etanol liquido (C2H5OH)2C(s) + 3H2(g) + ½ O2 → C2H5OH(l) H25°C= ?

Se denomina calor formación o entalpia de formación de una sustancia a la variación de entalpia que acompaña a la formación de un mol de sustancia a partir de sus elementos, a la temperatura de 25°C y a 1 atmosfera de presión.H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) ∆H25°C = - 285,85 KJ

Sustancia H (KJ/mol)

H2O(l) -285,85

H2O(g) -241,84

HCl(g) -92,30

CO2(g) -393,51

HNO3(l) -173,22

CH4(g) -74,89

C3H8(g) -103,85

Se denomina calor combustión o entalpia de combustión de una sustancia a la variación de entalpia que acompaña a la combustión completa de un mol de compuesto con C e H y C, H, O a temperatura de 25°C y a 1 atmosfera de presión. Todos los calores de combustión son negativos , lo que indica que son reacciones exotérmicas.

Sustancia H (KJ/mol)

CH4(g) -890,36

H2O(g) -241,84

HCl(g) -92,30

CO2(g) -393,51

HNO3(l) -173,22

CH4(g) -74,89

C3H8(g) -103,85

ENTALPIAS DE FORMACION 25°C Y 1atm ENTALPIAS DE FORMACION 25°C Y 1atm