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UNIDAD 4 TERMOQUÍMICA
1. LOS SISTEMAS
TERMODINAMICOS
Los sistemas termodinámicos en química
Sistema termodinámico: aquel sistema que interacciona con el entorno, intercambiando materia y/o energía, esta última en forma de calor o trabajo. Abiertos : intercambian materia y energía con el entorno. Cerrados : no intercambian materia, pero sí energía (calor y trabajo) Aislados: no intercambian ni materia ni energía. Trabajo (W): energía intercambiada entre el sistema y el entorno. Solo ocurre si hay fuerzas y desplazamientos. El trabajo mecánico en las reacciones químicas está relacionado con las expansiones o compresiones de los gases que intervienen en ellas. Calor (Q): energía intercambiada entre el sistema y el entorno, que produce cambios de temperatura o de estado. El calor se debe a la rotura de enlaces iniciales en los reactivos y productos y formación de ellos. E ruptura de enlaces reactivos> E formación de enlaces productos = absorción de E, endotérmica. E ruptura de enlaces reactivos< E formación de enlaces productos = liberación de E, exotérmica. **Ambas magnitudes se miden en julios (J). Otra unidad utilizada son las calorías (cal). 1 cal = 4, 184 J.
Variables del sistema termodinámico
Variables del estado: solo dependen del estado inicial y final: p,V,T. Variables de transferencia : su valor depende solo del proceso seguido desde el estado inicial al final: Q, W.
Clasificación de procesos termodinámicos
Irreversibles: la reacción tiene lugar en un único sentido. Reversibles: la reacción tiene lugar en múltiples estados de equilibrio. Los procesos termodinámicos pueden clasificarse en:
Isobáricos : la presión no varía. Isocóricos: el volumen no varía. Isotérmicos: la temperatura no varía. Adiabáticos : el sistema solo intercambia energía en forma de trabajo. El Q=0.
Procesos termodinámicos
Procesos con intercambio de calor: con o sin modificación de la temperatura. Cambia la temperatura : Q en julios, m en kg, T en K, ce en J·kg-1·K-1, en el SI, si bien también es común expresar las magnitudes Q en calorías, m en g, T en ºC, ce en cal·g-1·ºC-1. No cambia la temperatura : cuando hay un cambio de estado, para hallar el calor intercambiado, ha de hallarse L, que se define como la cantidad de calor que hay que suministrar a una sustancia por unidad de masa para que, sin cambiar su temperatura, cambie de estado. Se mide en J/kg o en cal/g. Procesos con intercambio de trabajo: ocurre cuando hay desplazamientos. W en julios, p en atm, DV en litros. El producto p·AV tendrá unidades de atm·L; 1 atm·L son 101,325 J. Proceso isobárico : La presión es constante. El W será negativo si hay expansión y positivo si hay una compresión. Proceso isocoro : volumen constante. W=0. Proceso isotermo : la temperatura es constante. Si el gas es ideal, la fórmula es: W=julios n=mol T=kelvin V=litros R=constante de los gases= 8,314 J/Kmol
- PRIMER PRINCIPIO DE TERMODINAMICA
Energía interna
- ENTALPIA. ECUACIONES TERMOQUIMICAS
Entalpía y variación de entalpía
Ecuaciones termoquímicas
Exotérmica: la reacción cede calor, Hproductos<Hreactivos. AH<0. Endotérmica: la reacción absorbe calor, Hproductos>Hreactivos. AH>0.
Determinación de AH mediante una reacción
LEY DE HESS:
ENTALPÍAS DE FORMACIÓN ESTÁNDAR (AHFo) Por convenio, la entalpía de formación de los elementos en condiciones estándar ( 25 oC y 1 atm ) y en su estado termodinámico más estable es cero.
ENTALPÍAS DE COMBUSTIÓN E HIDROGENACIÓN ESTÁNDAR
(AHCo^ y AHH^0 ) AHCo^ es la variación de entalpía del proceso en el cual 1 mol de un hidrocarburo reacciona con 0 2 (g), produciendo C0 2 (g) y H 2 O (l). AHHo^ es la variación de entalpía del proceso en el cual 1 mol de compuesto insaturado reacciona con el H 2 necesario hasta formar el compuesto saturado correspondiente. ENTALPÍAS DE ENLACE Es la energía que se requiere para romper 1 mol de enlaces entre dos átomos que se hallan en un compuesto gaseoso.
- ENTROPÍA
Definición. Segundo y tercer principio de la
termodinámica
Segundo principio: una definición alternativa de la entropía sería la magnitud que permite determinar la parte de la energía que no puede utilizarse para producir un trabajo. Mayor entropía, mayor desorden. Tercer principio: es posible conocer el valor de la entropía de una sustancia a una temperatura y presión determinadas, porque el cero de la entropía está bien definido. En el cero absoluto, la entropía de una sustancia cristalina pura, con ordenamiento perfecto, es cero. No existen entropías negativas.
Determinación de AS de una reacción
La entropía de un mol de sustancia, en condiciones estándar de presión y temperatura, se llama entropía molar estándar (So). Según el tercer principio, todas las entropías molares estándar son positivas.
- ENERGIA LIBRE DE GIBBS. ESPONTANEIDAD DEL PROCESO
Definición
