TERMOQUÍMICA
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termodinámica
Estudia la transferencia de energía
entre los sistemas físicos y su
entorno.
Sistema: parte del universo objeto
de nuestro estudio.
Alrededores: resto del universo.
La termodinámica distingue dos
formas de transferencia de
energía: trabajo (W) y calor (Q).
1ª ley de la termodinámica
Tipos de sistemas:
abierto (intercambia energía y
materia)
cerrado (intercambia energía)
aislado (no intercambia ni energía
ni materia)
convenio de signos para el W y Q
si entran en el sistema (+)
si salen del sistema (-)
1ª ley
El cambio de energía interna de un
sistema, U, es igual a la suma del
calor y del trabajo intercambiados
con el entorno:
U= Q+W
para medir el calor (calorías, cal)
unidades de energía:
en SI, Julios (J)
1cal= 4,18 J
entalpía W=-pV
expansión, V=(+), W=(-)
compresión, V=(-), W=(+)
si V=cte, U= Q+W=Q,
en un proceso a V=cte, la variación de
energía interna se debe sólo a la energía
intercambiada con el entorno en forma de
calor
si p=cte, teniendo en cuenta que
H=U+pV
H=Q, en un proceso a p=cte, la energía
intercambiada con el entorno en forma de
calor es igual a la variación de entalpía
del sistema.
Entalpía de reacción
El calor intercambiado con el
entorno en el transcurso de una
reacción química a p constante, es
igual a la entalpía de la reacción.
HR= Hproductos- Hreactivos
HR>0 reacción endotérmica
HR<0 reacción exotérmica
HºR (estándar, 1 atm y 25ºC)
Entalpía de formación estándar
De un compuesto, es la variación
de entalpía que corresponde a la
formación de 1 mol, a partir de los
elementos que lo componen, en
sus estados estables a p y
temperatura estándar.
La entalpía de formación estándar
de las especies elementales es 0.
HR= Hf (productos)- Hf
(reactivos)
Energía de enlace
Se define como la entalpía de la
reacción en la que se rompe 1 mol
de dichos enlaces en estado
gaseoso.
La entalpía de una reacción en la
que sólo intervienen gases puede
estimarse a partir de los valores de
las energías de enlace.
HR = Eenlaces rotos - Eenl formados
Reglas de la termoquímica 1ª.- ley de Hess: “el valor de H para una
reacción (a una p y t determinadas), es
independiente de que transcurra en uno o
varios pasos”.
2ª.- el valor de H es proporcional a la
cantidad de reactivo o producto.
3ª.- los valores de H para dos reacciones
inversas son iguales en magnitud, pero de
signo opuesto.
La ley de Hess es útil para la obtención de
valores de H correspondientes a reacciones
difíciles de llevar a cabo experimentalmente.
Describe el grado de desorden de
un sistema. S (es función de
estado)
ΔS r = ΣS(productos)-ΣS(reactivos)
a mayor desorden mayor S
S (sólido)<S(líquido)<S(gas)
si hay más moles de gases en los
productos ΔS r>0
Entropía y 2ª ley de la termodinámica
2ª ley de la termodinámica
En un proceso espontáneo, hay un
incremento neto de la entopía, S, total del
universo (sistema+entorno)
ΔS(total)=(ΔS(sistema)+ ΔS(entorno)) >0
unidades de la S (J/mol.K)
Energía libre de Gibbs Nueva magnitud: G=H-TS, T es la
temperatura absoluta, es función de estado
ΔG=ΔH-TΔS ecuación de Gibbs-Helmholtz
las reacciones se producen en el sentido
en que disminuye la energía libre del
sistema.
ΔGR=ΣG(productos)- Σ G(reactivos), a T
y p cte
si ΔG<0, reacción espontánea
si ΔG>0, no espontánea
si ΔG=0, equilibrio
Energía libre y tipos de reacciones
Para que G sea negativa, interesa una
reacción exotérmica y con aumento de
desorden.
Reacciones exotérmicas, con aumento de
desorden (siempre espontáneas)
reacciones endotérmicas con aumento de
desorden (espontáneas a T altas)
reacciones exotérmicas con aumento de orden
(espontáneas a T bajas)
reacciones endotérmicas con aumento de
orden (no son espontáneas a ninguna
temperatura)
Energía libre y tipos de reacciones
ΔH ΔS ΔG Espon- tánea
0 0 0 Sí
0 0 0 Sí a T bajas
0 0 0 Sí a T altas
0 0 0 No