termoquimica1263

7/31/2019 termoquimica1263

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Termodinmica y

Termoqumica


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Relaciona magnitudes macroscpicas observables que pueden

medirse experimentalmente. Estudia los fenmenos inherentes alas transformaciones energticas y sus efectos sobre el estado de

la materia

Termodinmica

Origen:Estudio de la produccin de trabajo a partir de fuentes de calor


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Termoqumica.

Es la parte de la Qumica que se encarga del estudio delintercambio energtico de un sistema qumico con elexterior.

Energa: Capacidad de un sistema para realizar trabajo

ENERGA INTERNA (U): es la energa total del sistema


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Es imposiblemedir de formaabsoluta.

Su variacin sse mide.


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Sistema y entorno

SISTEMA

ENTORNO

ENERGA

SISTEMA:Parte pequea del universo que se aslapara someter a estudio.

El resto se denomina ENTORNO.


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Pueden ser:

AbiertosIntercambia materia yenerga.

Cerradosno intercambia materia

y s energa

Aisladosno intercambia materia

ni energa

Sistemas


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Tienen un valor nico para cada estado del sistema.Su variacin solo depende del estado inicial y final y

no del camino desarrollado.

F

F= Funcin de estado

Variacin de laFuncin de estado

F
http://localhost/Users/jmfc/Desktop/meteo04-v3.ppthttp://localhost/Users/jmfc/Desktop/meteo04-v3.ppthttp://localhost/Users/jmfc/Desktop/meteo04-v3.ppthttp://localhost/Users/jmfc/Desktop/meteo04-v3.ppthttp://localhost/Users/jmfc/Desktop/meteo04-v3.ppt


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TRABAJO

Energa = Capacidad para realizar un trabajo

Se realiza un trabajo cuando se realiza un movimiento

en contra de una fuerza que se opone a ese movimiento

Es imposible realizar un trabajo sin consumir una

energa


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.uff, uff

W=F x

Trabajorealizado por elhombre

Fuerza aplicada

Distanciaque sedesplaza elobjeto

Fuerza

distanciaX1 X2

2

1

X

X

W Fdx

Trabajo=rea

[N.m=J]

ELTRABAJO NO ES UNA

FUNCINDE ESTADO


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Trabajo de presin-volumen.

El gas oxgeno que seforma empuja contra laatmsfera. w < 0

El volumen vara.

KClO3(s) KCl(s) + O2(g)


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Trabajo presin-volumen

w = Fx d

= (P xA) x h= PV

w = -PextV


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Expansin Reversible

V

1P

2

Pext < Pint

Pext

Pint

Pext

Pint

Pext = Pint

2 2

1 1

V V

ext gasV V

W P dV P dV Gas Ideal nRT

W dV

V

G I y T=cte dVW nRT

V

2

1

V

V

W nRT Ln

Reversible


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CALORIMETRIA

Propiedades de los sistemas relacionadas con el calor


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El primer principio de la termodinmica

U= q+ w

CALOR

Q > 0

CALOR

Q < 0

TRABAJO

W > 0

TRABAJO

W < 0

Criterio de signos

El sistema modifica su energa a travs de intercambio de calor

y de trabajo


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Es el intercambio de energa en un recipientecerrado que no cambia de volumen.

U = Q + W = Q + p.VSi V= constante, es decir, V = 0

W = 0 Qv = U

Calor a volumen constante (Qv)


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CALORIMETRO

BOMBA

CALORIMETRICA

Volumen constante

Qdesprendido = C t


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-


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Calor a presin constante (Qp)

H1= U1 + p V1;H2= U2 + p V2Qp + H 1 = H 2

Qp = H2 H1 = H

U = Hp V

H es una funcin de estado.

Reactivos

Entalpia(H)

Productos

H > 0

Reac. endotrmica

Entalpi

a(H) Reactivos

Productos

H < 0

Reac. exotrmica


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CALORIMETRO Presin constante


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Entalpa estndar de la reaccin

Es el incremento entlpico de una reaccin en la cual, tantoreactivos como productos estn en condiciones estndar (p = 1atm; T = 298 K = 25 C; conc. = 1 M).

Se expresa como H0 y como se mide en J o kJ depende decmo se ajuste la reaccin.

As, H0 de la reaccin 2 H2 + O2 2 H2O es el doble delde H2 + O2 H2O.


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Reacciones termoqumicas

Expresan tanto los reactivos como los productosindicando entre parntesis su estado fsico, y acontinuacin la variacin energtica expresada como H(habitualmente como H0).

Ejemplos:CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l);

H0 =890 kJ

H2(g) + O2(g) H2O(g);

H0 =241,4 kJ


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Ecuaciones termoqumicas

H depende del nmero de moles que se forman o producen.Por tanto, si se ajusta poniendo coeficientes dobles, habr quemultiplicar H0 por 2:

2 H2(g) + O

2(g) 2 H

2O(g) ; H0 = 2 (241,4 kJ)

Con frecuencia, suelen usarse coeficientes fraccionarios paraajustar las ecuaciones:

H2(g) + O2(g) H2O(g) ; H0=241, 4 kJ


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Entalpa estndar de formacin

(calor de formacin)

Es el incremento entlpico (H) que se produce en lareaccin de formacin de un mol de un determinadocompuesto a partir de los elementos en estado fsico normal(en condiciones estndar).

Se expresa como Hf0

. Se trata de un calor molar, es decir,el cociente entre H0 y el nmero de moles formados deproducto.

Por tanto, se mide en kJ/mol.

Ejemplos:C(s) + O2(g) CO2(g); Hf0 =393,13 kJ/molH2(g) + O2(g) H2O(l); Hf0 =285,8 kJ/mol


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H0 = npHf0(productos) nrHf0(reactivos)

2- Calor de reaccin a partir de los calores de formacin

Recuerda que Hf0 de todos los elementos en estado original es 0.


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Ley de Hess

H en una reaccin qumica es constante con

independencia de que la reaccin se produzca

en una o ms etapas.

Recuerda que H es funcin de estado.Por tanto, si una ecuacin qumica se puedeexpresar como combinacin lineal de otras,

podremos igualmente calcular H de la reaccinglobal combinando los H de cada una de lasreacciones.


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ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES

H, S y G

Objetivo de la termodinmicaPredecir si se producir o no una reaccin

cuando se ponen en contacto los reactivos

Reaccin espontnea se produce por s mismo


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Procesos espontneos familiares

H2O (s) H2O (l) H = 6,0 kJ

Un cubo de hielo se funde en un vaso de agua

a temperatura ambiente.

Una herramienta de Fe, expuesta al airehmedo, se oxida.


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Variacin de entropa, S

Otro factor a tener en cuenta para decidir siuna reaccin es espontnea o no a unadeterminada T y P.

S = Sproductos - Sreactivos

La entropa, S, de una sustancia es una desus propiedades caractersticas


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Es una medida del desorden o del azar

Las sustancias que estn altamentedesordenadas tienen entropas altas

orden extensin a que estn confinadas laspartculas de una sustancia e n una regindel espacio. Ej. : un cristal (S es baja)

Cuando se funde un slido las partculasquedan libres para moverse la S aumenta


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S es una funcin de estado (J/K)

Todas las sustancias, elementos ycompuestos tienen algn grado de desordena 25C

Segunda Ley de la Termodinmica

En los cambios espontneos, el universo

tiende hacia un estado de mayor desordenS universo > 0 Para un proceso espontneo


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Todos proceso espontneo se produce conaumento en el desorden, se produce con aumento

de entropa del universo

Si el grado de desorden o entropa de un sistemaaumenta durante un proceso, favorece laespontaneidad del mismo


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Cambio de energa libre de Gibbs, G

2 cantidades termodinmicas afectan laespontaneidad de una reaccin: H y S

G nueva funcin termodinmica

Energa libre de Gibbs

Es una funcin de estado


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Gibbs demostr que si :

G < 0 la reaccin es espontnea

G > 0 la reaccin es no espontnea

G = 0 El sistema est en equilibrio

G Es una medida de la tendencia quetiene una reaccin a producirse.


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Las reacciones a P y T constantes, seproducen espontneamente en el sentido enque decrezca la energa libre del sistema.

(a T y P cte)

Energa til mxima que puede obtenerse enun proceso, en forma de trabajo.

G = HT S


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La tendencia a producirse una reaccindepende de 2 funciones:

H, debido a la formacin y ruptura deenlaces, y

S que es el producto de un cambio en elorden del sistema.

G = H -T S


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H S G = H -T S

- + - Espontnea a toda T

+ - + No espontnea a toda T

+ + + a bajas T

- a altas T Espontneas

- - - a bajas T

+ a altas T


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