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TEMA V. "TERMODINÁMICA QUÍMICA” multiplicarlas por -1 y -2 respectivamente, con el fin de cumplir con los coeficientes de la ecuación “principal”, así como también por la misma razón será necesario multiplicar por 2 la ecuación 1, puesto que tiene la primera sustancia de la derecha de la ecuación problema. Sumando las cuatro ecuaciones y simplificando se tiene: 17) Hao) + Clatg) => 2 HClig) AH?= -44.12 Kcal 2”) H2SOs > Hato) + Sis + 2 Ozíg) AH?= 193.91Kcal 3”) 2 NaClís) == 2 Nas, + Cla (9) AH?r= 196.46 Kcal 4”) 2Nag) + Ss, + 2029 > Na2SOs (s) AH?= -330.5 Kcal H2SOa q) + 2NaClg) —5 2 HCl(g) +NaS0s (s) AH?=+15.71 Kcal reacción endotérmica V.4 EL CALOR DE DISOLUCIÓN. LA ENERGÍA DE ENLACE. Calor de disolución y de dilución Aunque hasta este momento el estudio se ha orientado hacia los efectos de la energía térmica que resulta de las reacciones químicas, muchos procesos físicos, como la fusión del hielo o la condensación de un vapor, también implican la absorción o el desprendimiento de calor. También hay cambios de entalpía cuando un soluto se dispersa en un disolvente, o cuando se diluye una disolución. Ahora se verá la relación de estos dos procesos físicos, los cuales implican calor de disolución y de dilución. Calor de disolución. En la gran mayoría de los casos, la disolución de un soluto en un disolvente produce cambios de calor que pueden medirse. A presión constante, el cambio de calor es igual al cambio de entalpía. El calor de disolución o entalpía de disolución, AHaiso es el calor generado o absorbido cuando cierta cantidad de soluto se disuelve en cierta cantidad de disolvente. La cantidad AHdisor representa la diferencia entre la entalpía de la disolución final y la entalpía de los componentes originales. Ahaisol = Haisol - Hcomponentes (4) No es posible medir Haiso ni la Hcomponentes, Sin embargo, en un calorímetro a presión constante se puede determinar rápidamente su diferencia, AHaiso. Al igual que otros cambios de entalpía, AHdisor eS positivo para procesos endotérmicos (que absorben calor), y negativo para procesos exotérmicos (que generan calor). Considere el calor de disolución de un proceso donde el soluto es un compuesto iónico y el disolvente es el agua. Por ejemplo, ¿qué sucede cuando el NaCl sólido se disuelve en el agua? En el NaCI sólido, los iones Na* y Cl están fuertemente unidos por fuerzas positivas y negativas (electrostáticas); pero cuando un pequeño cristal de NaCl se disuelve en agua, la red tridimensional 9 TEMA V. "TERMODINÁMICA QUÍMICA” de ¡ones se rompe en sus unidades individuales. Los iones Na* y Cl separados se estabilizan en disolución por su interacción con las moléculas de agua. Se dice que estos ¡ones están hidratados. En este caso, el agua funciona igual que un buen aislante eléctrico. Las moléculas de agua protegen los ¡ones (Na* y Cl) unos de otros y reducen de manera eficaz la atracción electrostática que los mantiene unidos en el estado sólido. El calor de disolución se define mediante el siguiente proceso: NaCliy 283 Na' ao + Cl (ao) La disolución de un compuesto iónico, como el NaCl en agua, implica interacciones complejas entre las especies del soluto y del disolvente. Sin embargo, desde el punto de vista de este análisis se puede imaginar que el proceso de disolución tiene lugar por separado en los dos pasos que se muestran en la figura V.1. Primero, los iones Na* y CI en el sólido cristalino se separan unos de otros al pasar al estado gaseoso: energía + NaCl, —> Na* (g) + Cl (9) Figura V.1. Proceso de disolución del NaCl. Se puede o. á o e considerar que este proceso ce e. ocurre en dos partes O e 6 Jones Na y CF en estado gaseoso separadas: 1) separación de los iones del estado cristalino al estado gaseoso y 2) hidratación de los ¡ones gaseosos. El calor de disolución es igual a los cambios de energía para estos dos pasos, AHeisor = U+ AHhidr (Chang, 2010). La energía requerida para separar completamente un mol de un compuesto sólido iónico en sus iones en estado gaseoso se llama energía reticular o de red (U). La energía reticular del NaCl es de 788 kJ/mol. En otras palabras, es necesario suministrar una energía de 788 kJ para separar 1 mol de NaCl sólido en 1 mol de ¡ones Na* y 1 mol de ¡ones Cl-. El siguiente paso consiste en que los iones “gaseosos” Na* y Cl en contacto con el agua, se hidratan: Jones Na? y CF hidrtades Na* (9) + Cl (9) 2 Na* (ac) + Cl (ag + energía El cambio de entalpía asociado al proceso de hidratación se llama calor de hidratación, AHhiar (el calor de hidratación tiene un valor negativo para cationes y aniones). Mediante la ley de Hess, es posible considerar AHiso, como la suma de dos cantidades relacionadas, la energía reticular (U) y el calor de hidratación (AHhia), como se muestra en la figura 1: AHdisor= U + AHhidr Por lo tanto, NaCls, ——> Na' (q) + CI (9) U=788 kJ/mol 10 TEMA V. "TERMODINÁMICA QUÍMICA" (reactivos) son más fuertes que los enlaces formados (productos), la reacción es endotérmica, AH > O (Pérez, 2000). Tabla V.3. Energías de enlace promedio, reactivos y productos en estado gaseoso (Mortimer, 1983). 5 Doble enlace de oxígeno molecular Ejemplo: Calcular la variación de entalpia de la reacción: N2 +3H2 ———> 2NH3 Sabiendo que las entalpias de enlace N=N, H-H y N-H son, respetivamente 941,435 y 389 KJ/mol. H enlaces rotos= (N=N) +3 (H-H) = 941 + 3(435) = 2246 | H enlaces formados= 2(3 N-H) = 6 (N-H)=6(389)= 2354 kJ AHk = 2H enlaces rotos - 2. H enlaces formados AH = 2246 kJ - 2334 kJ =-86kJ reacción exotérmica 12 
