Ecuaciones termoquímicas y cálculo de entalpía

ENTALPÍAS DE REACCIÓN

𝐻=𝐸+𝑃𝑉

La entalpía es una función de estado, es decir, solamente depende de sus condiciones iniciales y finales y no de la trayectoria del proceso. Esta depende de la energía interna, presión y volumen según el siguiente modelo matemático:

ENTALPÍA (H) Y FUNCIONES DE ESTADO

ReaccionesEndotérmicas Y Exotérmicas

ReacciónExotérmica

ReacciónEndotérmica

Son ecuaciones químicas balanceadas que indican el cambio de entalpía que acompaña la reacción. Son utilizadas para indicar si la reacción absorbe energía (endotérmica) o libera energía (exotérmica); y relacionar estequiométricamente la cantidad de reactivo consumido o producto formado con la energía transferida. A partir de estas reacciones se obtienen relaciones masa-energía.

ECUACIONES TERMOQUÍMICAS

PROPIEDADES DE LAS ECUACIONES TERMOQUÍMICAS

2. El ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 tiene la misma magnitud pero signo opuesto para la reacción inversa

1. La entalpía es una propiedad extensiva: La magnitud de ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 es directamente proporcional a la cantidad de reactivo consumido o producto obtenido de la reacción.

PROPIEDADES DE LAS ECUACIONES TERMOQUÍMICAS

4. Si se multiplican ambos lados de la reacción química (reactivos y productos) por una constante “n”. El cambio de entalpía de reacción debe ser también multiplicado por ese mismo factor “n”.

3. El ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 depende de los estados de los reactivos y productos

Calorimetría

Métodos experimentales

Métodos teóricos

Entalpias de formación estándar (∆Hf)

Ley de Hess (mecanismos de reacción)

Cálculo ∆HRXN

MÉTODOS PARA CALCULAR ∆𝐻𝑅𝑋𝑁

“Si una reacción se efectúa en una serie de pasos, el ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 para la reacción global será igual a la suma de los cambios de entalpía para las etapas individuales”.

∆𝐻𝑟𝑥𝑛=∆𝐻1+∆𝐻2+….∆𝐻𝑛

El método indirecto o Ley de Hess se aplica para el cálculo de ∆𝐻𝑟𝑥𝑛 cuando el proceso ocurre mediante un mecanismo de reacción, es decir, en una serie de reacciones químicas.

MÉTODOS TEÓRICOS: LEY DE HESS

El calor transferido cuando un compuesto se forma a partir de sus elementos a 25°C y 1.0 atm de presión se le llama entalpía de formación estándar (∆𝑯𝒇°).

Entalpías de formación (∆𝑯𝒇): Se define entalpía de formación como el calor transferido cuando un compuesto se forma a partir de sus elementos constituyentes. Los cambios de entalpía dependen de otras variables como temperatura y presión, cuando la temperatura es de 25°C (298.15K) y la presión igual a 1.0 atm, estas se conocen como condiciones estándar termodinámicas.

MÉTODO DIRECTO: CÁLCULO TEÓRICO DE ∆𝑯𝑹𝑿𝑵 A PARTIR DE ENTALPÍAS DE FORMACIÓN

• Los valores tabulados de entalpía de formación estándar, es el cambio de entalpía de la reacción que forma un mol de compuesto a partir de sus elementos en condiciones estándar (1 atm de presión y T=298.15K). La unidad utilizada es kJ/mol.

• La magnitud de la entalpía de formación estándar depende de los estados de agregación del compuesto formado.

• La entalpía de formación estándar de todos los elementos en estado fundamental, es siempre igual a cero.

CARACTERÍSTICAS DE LAS ENTALPÍAS DE FORMACIÓN ESTANDAR

∆𝐻𝑟𝑥𝑛=𝐻𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠−𝐻𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠

El cambio de entalpía de una reacción depende únicamente de su condición final e inicial. Para una reacción química, la condición inicial está dada por la entalpía de los reactivos y la condición final por la entalpía de los productos.

CÁLCULO DE CÁLCULO TEÓRICO DE ∆𝑯𝑹𝑿𝑵 A PARTIR DE (∆𝑯𝒇°)

A continuación, se muestra la entalpía de formación estándar del etanol 𝐶2𝐻5𝑂𝐻(𝑙)

Cuando un proceso ocurre a presión constante, como en las reacciones químicas, el calor trasferido es igual al cambio de entalpía en el proceso. El cambio de entalpia de reacción (∆𝐻𝑟𝑥𝑛) representa el flujo de energía ente el sistema químico, constituido por los reactivos y productos de la reacción; y el entorno, el cual es el medio en el cual se lleva a cabo la reacción.

La entalpía de reacción es una propiedad extensiva.

Donde m y n son los coeficientes estequiométricos de reactivos y productos

Las entalpías de formación estándar, pueden ser utilizadas para calcular el cambio de entalpía de una reacción, cuando esta ocurre en condiciones estándar termodinámicas, mediante la siguiente ecuación: