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FORMULARIO DE TERMODINAMICA QUIMICA Y QUÍMICA FÍSICA
1.- Equivalencias de Unidades
Magnitud Nombre Símbolo Definición
presión pascal Pa Nm-
presión bar bar 105 Nm-
presión atmósfera atm 101 325 N m-
presión mmHg mmHg (101 325/760)N m-
energía kilovatio hora kWh 3,6 x 10^6 J
energía electronvoltio Ev 1,602 x 10-19^ J
energía caloría cal 4,184 J
potencia caballo de vapor cv 736 W
temp. Celsius(t) grado Celsius oC t/oC = T/K-273,
longitud ångström Å 10 -10^ m
fuerza dina din 10 -5^ N
2.- Constantes Físicas
Constante Símbolo Valor
carga elemental e 1,60219 x 10-19C
masa del electrón en reposo m 9,10953 x 10-31^ kg
masa del protón en reposo mp 1,672648 x 10-27^ kg
masa del neutrón en reposo mn 1,674954 x 10-27^ kg
velocidad de la luz en el vacío c 2,997925 x 10^8 m s-
número de Avogadro ù 6,022045 x 10^23 mol-
constante de Boltzmann k = R/ ù^ 1,38066 x 10-23^ JK-
constante de Planck h 6,62618 x 10-34^ Js
constante de Faraday ö= ùe 9,64846 x 10^4 C equiv-
constante de los gases R 8,3144 J mol-1^ K-1^ = ...
= 1,987 cal K-1mol-1=... = 0,08206 atm l K-1^ mol-
volumen molar de un gas ideal
en condiciones TPN 2,24138 x 10-2^ m^3 mol-
3.- Prefijos SI
divisor prefijo símbolo multiplicador prefijo símbolo
10 -3^ mili m 103 kilo k 10 -6^ micro μ 106 mega M 10 -9^ nano n 109 giga G 10 -12^ pico p 1012 tera T
4.- Pesos atómicos
(^12 C:12,00)
Termoquímica
qV = - ∆U
qp = - ∆H
∆H = ∆U + RT∆ngas
Avance de reacción: dni = νidξ
ni = ni,o + νiξ
∆Yr = ΣνiYi
Grado de reacción: ε / (nl,o - nl)/nl,o
Ley de Hess: ∆Hr = Σj λj ∆Hr,j
∆Hor = ∆Hof,P - ∆Hof,R
∆Hor = Σiνi∆Hof,i
T Hmo^ = ∆Hof,298 + I CpdT 298,15K
∆Hor = -Σiνi∆Hoc,i
M∆Uro Ecuaciones de Kirchhoff: ( )V = ∆CV MT
M∆Hro ( )p = ∆Cp MT
Tp Combustión: ∆Hr(T 1 ) + Σiγp,i I CpidT = 0 T
Tp Explosión: ∆Ur(T 1 ) + Σiγp,i I (^) T1 CVidT = 0
Segundo Principio de la Termodinámica
δQ dS = + δSi T
∆H Cambios de fase: ∆S = T
Gases ideales
Ecuación de estado: pV = nRT
Ley de Dalton: p = Σpi ; pi = pxi
Ley de Mayer: Cp - CV = R
Transformaciones reversibles:
V 2 P 1 Isoterma: W = nRT ln = nRT ln V 1 P 2
Cp Adiabática: p 1 V 1 κ^ = p 2 V 2 κ^ ; κ / CV
T 2 p 2 Entropía: S 2 - S 1 = nCpln ── - nRln ── T 1 p 1
Entropía de mezcla: ∆S = -RΣinilnxi
MT
Coeficiente de Joule-Thomson: μj / ( )H Mp
Condiciones normales (TPN): 0 oC, 1 atm
Funciones termodinámicas
F / U - TS
G / H - TS
Termodinámica del equilibrio químico
Funciones extensivas: Y = (^3) iYini
MY Yi / ( )T,p,nj Mni
Ym = (^3) iYixi
MY MY
Ecuación de Gibbs-Duhem: ( )T,nidp +( )p,nidT - (^3) inidYi = 0 Mp MT
Condiciones de equilibrio:
pα^ = pβ^ = ...
Tα^ = Tβ^ = ...
μiα^ = μiβ^ = ...
Regla de las fases: f + l = c + 2
Cuerpos puros
dp λ ∆S Ecuación de Clapeyron: = = dT T∆Vm ∆V
P 2 λ 1 1 Ec. de Clausius-Clapeyron: ln = ( - ) P 1 R T 1 T 2
Gases reales
a Ecuación de van der Waals: (p + ) (Vm-b) = RT Vm^2
8a a Tc = ; pc = ; Vmc = 3b 27Rb 27b^2
Fugacidad y actividad
fi μi = μiE + RT ln fiE
fi ai / fiE
μi = μiE + RT ln ai
Comportamiento ideal: ai = xi
Coeficiente de actividad: ai = γi xi
Ley de acción de masas
Condición de equilibrio: ∆Gr = Σiμiνi = 0
L.A.M.: Πaiνi^ = e-∆GrE/RT^ / Ka
Gases ideales:
p Kp = (pB)∆ν^ Ka = p∆ν^ Kx = ( )∆ν^ Kn = (RT)∆ν^ Kc n
MlnKa ∆HrE Ecuación de van't Hoff: ( )p = MT RT^2
Disoluciones ideales
Ley de Raoult: fgi = figo^ xi
Ley de Henry: fig^ = K xi
Conducción iónica
Ley de Pouillet: R = ρl/A = l/iA
Vaso de conductividad: R = Kρ = K/i
(K: Constante del vaso)
Conductancia equivalente: Λ / i/c*
Ley de Kohlrausch: Λo = λo+^ + λo-
Λo,AB = Λo,AM + Λo,NB - Λo,NM
Números de transporte: t+^ = λ+/Λ ; t-^ = λ-/Λ
Equilibrios iónicos
Actividad iónica media: a" = a1/ν^ = (a+ν+a-ν-)1/ν^ = ...
... = (ν+ν+ν-ν-)1/νγ"(m/mo)
ν = ν+ + ν-
Coeficiente de activividad iónico medio: γ"ν^ = γ+ν+^ γ-ν-
Fuerza iónica: I = Σmizi^2 2
0,5 zi^2 I1/ Ecuación de Debye-Hückel: -log γi = 1+I1/
0,5 z+z- I1/ -log γ" = 1+I1/
aa Ecuación de Hasselbach: pH = pKa - log ab
Equilibrio de solubilidad: Ks = γc+ν+γA-ν-As = γ"νm+ν+m-ν-
Pilas galvánicas
F.e.m.: z ö õ = -∆Gr
∆Hr Mõ Ecuación de Helmholtz: õ = - + T ( )p zö MT
Mõ ∆Sr = zö( )p MT
RT
Ecuación de Nernst: õ = õB - ln Πiaiνi zö
∆Gro^ RT õB = - = ln Ka zö zö
Electrólisis
_ Potencial electroquímico: : (^) i "^ = : (^) i "^ + z (^) i ö N"
Ecuación de Butler-Volmer: i = io [e αzöηt^ /RT^ - e – $zöηt^ / RT]
" + $ = 1
Ecuación de Tafel: ηt = a + b ln i
Mecánica estadística
(gi + Ni – 1)! (gi + Ni)! Modelo de Bose-Einstein: Ω = ∏ ≈ ∏ (gi – 1)! Ni! gi! Ni!
gi Ni = e α+βui^ -
gi Ni Modelo de Maxwell-Boltzmann: Ω = N! ∏ Ni!
Ni = gi e - α-βui
Postulado de Boltzmann: S = k ln Ω
α = - μ / RT
β = 1 / kT
Función de partición: Z = ∑ gi e –ui/kT
Tercer Principio de la Termodinámica
S = I
o
T (^) d Q rev
T
Cv ≈ Cte. T^3 (T ≈ 0 K)
So = R ln g (^) o (T = 0 K)
Química de superficies. Adsorción
1 d( Isoterma de Gibbs: Γ = - RT dlna 2
x kP Isoterma de Langmuir: = m a + P
ka P P bP 2 = = = kd+kaP a+P 1+bP
x Isoterma de Freundlich: = kl c 1/n m
Cinética química
Velocidad de reacción: v = kr J (Ci)"i
Ecuación de Arrhenius: kr = A e –Ua^ /RT
kT Ecuación de Eyring: kr = e – )G
‡ (^) /RT
h
(A (B
Efecto salino primario: kr = < K‡ (‡
a Cinética de 1er^ orden: ln = k 1 t a-x
