Conservación de Masa y Energía

Entropía

Universidad Nacional Autónoma de México

Colegio de Ciencias y Humanidades

Plantel “Oriente

I.Q. Ramón Monreal Vera Romero

Profesor Asociado de T.C.

Balance de Materia

Calculo de Masa

• Se tiene 40 g de C₃H₈. Calcula numerode moles, gramos de cada sustancia,entalpía y entropía. Establece si secumple la ley de la conservación de lamateria, ¿reacción química endotérmica oexotérmica? Y ¿reacción químicaespontanea o no espontanea?

C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂O

Calculo de Masa

C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂OBalancear la reacción química, iniciando

con aquellos elementos que menos se

repiten:

– Carbono

– Hidrogeno

– Oxígeno

Calculo de Masa

C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂OSe tienen tres carbonos en reactivos y

solamente uno en productos. ¿Qué número

ponemos de coeficiente para tener dos

carbonos?

C₃H₈ + O ₂ 3CO ₂ + H ₂ O

Calculo de Masa

C₃H₈ + O₂ 3CO₂ + H₂O

• Se tienen ocho hidrógenos en reactivos y

solamente dos en productos. ¿Qué

número ponemos de coeficiente para

tener seis hidrógeno?

C₃H₈ + O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Calculo de MasaC₃H₈ + O₂ 3CO₂ + 4H₂O

• Se tienen dos oxígenos en reactivos y (6

y 4) diez en productos. ¿Qué número

ponemos de coeficiente para tener diez

oxígeno?

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Calculo de Masa

Reacción Química Balanceada

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Calculo de Masa

Formula C₃H₈

Elemento Numero

de átomos

Masa

Atómica

Total

Carbono 3 32 uma 36 uma

Hidrógeno 8 1 uma 8 uma

Masa

Molecular

44 uma

Calculo de Masa

Formula O₂

Elemento Numero

de átomos

Masa

Atómica

Total

Oxígeno 2 16 uma 32 uma

Masa

Molecular

32 uma

Calculo de Masa

Formula CO₂

Elemento Numero

de átomos

Masa

Atómica

Total

Carbono 1 12 uma 12 uma

Oxígeno 2 16 uma 32 uma

Masa

Molecular

44 uma

Calculo de MasaFormula H₂O

Elemento Numero de

átomos

Masa

Atómica

Total

Hidrógeno 2 1 uma 2 uma

Oxígeno 1 16 uma 16 uma

Masa

Molecular

18 uma

Calculo de Masa

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44

uma

32

uma

44

uma

18

uma

Relación mol 1 5 3 4

Masa 40 g ? ? ?

Numero de

moles? ? ? ?

Calculo de Masa

• 40 g C₃H₈1𝑚𝑜𝑙

44 𝑔= 0.909 𝑚𝑜𝑙

• Una mol de C₃H₈ es de 44 gramos, por lo

tanto como se tiene 40 gramos debe ser

menor de 1 mol.

Calculo de Masa

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44

uma

32

uma

44

uma

18

uma

Relación mol 1 5 3 4

Masa 40 g ? ? ?

Numero de

moles0.909

mol

? ? ?

Calculo de Masa• Con la relación molar se obtiene las moles de las

sustancias faltantes

• 0.909 mol C₃H₈5𝑚𝑜𝑙O₂

1mol C₃H₈= 4.545 𝑚𝑜𝑙O₂

0.909 mol C₃H₈3 𝑚𝑜𝑙CO₂

1 mol C₃H₈= 2.727 𝑚𝑜𝑙 CO₂

0.909 mol C₃H₈4 𝑚𝑜𝑙 H₂O

1 mol C₃H₈= 3.636 𝑚𝑜𝑙 H₂O

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación mol 1 5 3 4

Calculo de Masa

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44

uma

32

uma

44

uma

18

uma

Relación mol 1 5 3 4

Masa 40 g ? ? ?

Numero de

moles0.909

mol

4.545mol

2.727

mol

3.636mol

Calculo de MasaCon las moles y la masa molecular se obtiene la masa de

cada sustancia

4.545 𝑚𝑜𝑙O₂32 𝑔

1molO₂= 145.44 g de O₂

2.727 mol CO₂44 𝑔 CO₂

1mol CO₂= 119.988 𝑔 𝑑𝑒 CO₂

3.636 mol H₂O18 𝑔 H₂O

1 mol H₂O= 65.448𝑚𝑜𝑙

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44 uma 32 uma 44 uma 18 uma

Numero de

moles0.909 mol 5.545 mol 2.727 mol 3.636 mol

Calculo de Masa

• Se suman masa de reactivos y de productos

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44

uma

32 uma 44

uma

18

uma

Relación mol 1 5 3 4

Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448

Numero de

moles0.909

mol

4.545mol

2.727 mol 3.636mol

Calculo de Masa

• Suma de reactivos:

• 40 g + 145.44 g = 185.44 g

• Suma de productos:

• 119.988 g +65.448 = 185.436 g

• La masa de reactivos es igual la masa de los

productos, se cumple la ley de la conservación de la

materia.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44 uma 32 uma 44 uma 18 uma

Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448

Calculo de Masa

• Se suman masa de reactivos y de productos

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Masa

Molecular44

uma

32 uma 44

uma

18

uma

Relación mol 1 5 3 4

Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448

Numero de

moles0.909

mol

4.545mol

2.727 mol 3.636mol

185.44 g 185.436

Balance de Energía

Calculo de Energía

Reacción Química Balanceada

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Calculo de Energía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación mol 1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 ? ? ?

Calculo de Energía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación mol 1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 ? ? ?

Calculo de Energía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 ? ?

Calculo de Energía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 393.51 ?

Calculo de Energía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 393.51 241.82

Calculo de Energía

• Calculo de entalpia por compuesto:• -103.85 Kj/mol (1) = -103.85 Kj/mol

• 0 Kj/mol (5) = 0.00 Kj/mol

• -393.51 Kj/mol (3)= -1180.53 Kj/mol

• -241-82 Kj/mol (4)= - 967.28 Kj/mol

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82

Entalpia

por

compuesto

-103.85 0.00 -1180.53 -967.28

Calculo de Energía

• Totales:• Reactivos =-103.85 Kj/mol + 0 =-103.85 Kj/mol

• Productos =-241.82 Kj/mol -967.28 Kj/mol = -1209.10 Kj/mol

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82

Entalpia

por

compuesto

-103.85 0.00 -1180.53 -967.28

Total Reactivos Productos

-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol

Calculo de Energía

-1209.10 -103.85 0

Recta numérica -1209.10 está más a la izquierda, por lo tanto es menor

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82

Entalpia

por

compuesto

-103.85 0.00 -1180.53 -967.28

Total Reactivos Productos

-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol

La entalpia disminuye -103.85 Kj/mol > -1209.10 Kj/mol

Calculo de Energía

Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = Δ𝐻𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = ( )𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 −( )𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = (−1209.10𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙)𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − −103.85𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = −1209.10𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 + 103.85 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙

Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = −1105.25 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙

El cambio de entalpía es de -1105.25 kj/mol

Interpretación: perdio 1105.25 Kj/mol de entalpia por lo tanto es EXOTÉRMICA

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Entalpia

por

compuesto

-103.85 0.00 -1180.53 -967.28

Total Reactivos Productos

-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol

La entalpia disminuye -103.85 Kj/mol > -1209.10 Kj/mol

Balance de Entropía

Calculo de Entropía

Reacción Química Balanceada

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Calculo de Entropía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación mol 1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 ? ? ?

Calculo de Entropía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación mol 1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 ? ? ?

Calculo de Entropía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 ? ?

Calculo de Entropía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 ?

Calculo de Entropía

• Se obtienen los valores de entalpia de

formación estándar de las tablas.

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83

Calculo de Entropía

• Calculo de entalpia por compuesto:• 269.91 Kj/mol (1) = 269.91 Kj/mol K

• 205.13 Kj/mol (5) = 1025.65 Kj/mol K

• 213.74 Kj/mol (3)= 641.22 Kj/mol K

• 188.83 Kj/mol (4)= 755.32 Kj/mol K

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83

Entalpia

por

compuesto

269.91 1025.65 641.22 755.32

Calculo de Entropía

• Totales:• Reactivos=269.91Kj/molK+1025.65Kj/mol K =1295.56 Kj/molK

• Productos =641.22 Kj/molK+755.32Kj/molK = 1396.54Kj/molK

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83

Entalpia

por

compuesto

269.91 1025.65 641.22 755.32

Total Reactivos Productos

1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K

Calculo de Entropía

0 1295.56 1396.54

Recta numérica 1396.54 está más a la derecha, por lo tanto es mayor

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Relación

mol1 5 3 4

Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83

Entalpia

por

compuesto

269.91 1025.65 641.22 755.32

Total Reactivos Productos

1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K

La entropía aumenta 1295.56 Kj/molK < 1396.54 Kj/molK

Calculo de Entropía

Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = Δ𝑆𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = ( )𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 −( )𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = (1396.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾)𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − 1295.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = 1396.54𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾- 1295.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾

Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = 100.98 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾

El cambio de entropía es de 100.98 kj/molK

Interpretación: gano 100.98 Kj/molK de entropia por lo tanto es ESPONTANEA

C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O

Entalpia

por

compuesto

269.91 1025.65 641.22 755.32

Total Reactivos Productos

1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K

La entropía aumenta 1295.56 Kj/molK < 1396.54 Kj/molK