01Termoqu EDmica

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TERMOQUÍMICA
Unidad 1

Contenidos (1)

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Termodinámica
La Termodinámica estudia los fenómenos
relacionados con las transferencias de energía
entre un sistema y su entorno.
 ¿Qué estudia la termodinámica??
Relaciones entre calor y trabajo, trata cualquier
fenómeno físico desde el punto de vista de los
intercambios energéticos Q, W.


3

Sistema termodinámico


Un sistema termodinámicopuede ser
cualquier cosa: la mezcla de un refrigerador,
una pila eléctrica, un alambre tenso, un
cilindro de automóvil, una pompa de jabón,
un agujero negro, una estrella, el Universo…

4

Sistemas Termodinámicos
Parte pequeña del universo que se aísla para someter
a estudio.
 El resto se denomina ENTORNO.
 Los sistemas Pueden ser:


– Abiertos (intercambia materia y energía). Con el entorno.
–Cerrados (no intercambia materia y sí energía).
– Aislados (no intercambia ni materia ni energía).


En reacciones químicas...
SISTEMAS = Sustancias químicas

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Definición de Termoquímica.
Es la parte de la Química que se encarga del
estudio del intercambio energético de un
sistema químico con el exterior.
 Hay sistemas químicos que evolucionan de
reactivos a productos desprendiendo energía.Son las reacciones exotérmicas.
 Otros sistemas químicos evolucionan de
reactivos a productos precisando energía.
Son las reacciones endotérmicas.


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Variables de estado
Magnitudes que pueden variar a lo largo de
un proceso (por ejemplo, en el transcurso de
una reacción química) .
 Ejemplos:


–
–
–
–

Presión.
Temperatura.
Volumen.
Concentración.

La termodinámica estudia la transferenciade
energía entre los sistemas físicos y su entorno

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Primer principio de la
Termodinámica


ENERGÍA INTERNA (U)
es la energía total
CALOR
del sistema.
Q>0
– Es imposible medir.
– Su variación sí se mide.



U=Q+W
U es función de estado.

Q<0

TRABAJO

TRABAJO

W< 0

W>0

Q y W > 0 si se realizan a favor del sistema.


CALOR

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Calor a volumen constante (Qv)
Es el intercambio de energíaen un recipiente
cerrado que no cambia de volumen.
 Si V= constante, es decir, V = 0
W=0
Qv =  U


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Calor a presión constante (Qp)
La mayoría de los procesos químicos ocurren a
presión constante, normalmente la atmosférica.
 Si p = cte  W = – p ·  V
  U = Qp – p ·  V
 U2 – U1 = Qp – p · (V2 – V1)




Q p + U 1 + p · V 1 = U2 + p · V 2
H1

H2 (entalpía)

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



 Qp = H2 – H1 =  H
H es una función de estado.

Reac. endotérmica
Productos

Reactivos

Entalpia (H)

H1= U1 + p · V1;
H2= U2 + p · V2
 Qp + H 1 = H 2


Entalpia (H)

Calor a presión constante (Qp)

H > 0

Reac. exotérmica
Reactivos

H < 0
Productos

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Relación Qv con Qp (gases).
H=U+p·V
Aplicando la ecuación de los gases:
p·V=n·R·T
 y si p y T son constantes la ecuación se
cumplirá para losestados inicial y final:
p·V=n·R·T


H=U+n·R·T

Relación Qv con Qp
(sólidos y líquidos)


En reacciones de sólidos y líquidos apenas
se produce variación de volumen y ...

Qv  Q p


es decir:

U  H

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Ejercicio A: En termoquímica el valor de R suele tomarse
en unidades del sistema internacional. Ya sabes que R =
0,082 atm·l·mol-1·K-1. Determina el valor de R en el S.I
con susunidades.

p=dgh
1 atm = 13546 kgxm-3 x 9,8 mxs-2x 0,76 m =
10900 kgxm-1xs-2
atm  l
100900 kg  m 1  s 2  103 m3
R  0, 082
 0, 082
 8, 3 J × mol -1 × K -1
mol  K
mol  K

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Ejemplo: Determinar la variación de energía interna
para el proceso de combustión de 1 mol de
propano a 25ºC y 1 atm, si la variación de entalpía,
en estas condiciones, vale – 2219,8 kJ.
C3H8 (g) + 5 O2 (g)  3 CO2(g) + 4 H2O (l)
 H = –2219,8 kJ
nreactivos = 1+5 = 6 ; nproductos = 3   n = – 3
Despejando en  U =  H –  n · R · T =
– 2219 kJ + 3 mol · (8,3 J/mol.K) · 298 K = –2214 kJ
 U = – 2212 kJ

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Entalpía estándar de la reacción
Es el incremento entálpico de una reacción en
la cual, tanto reactivos como productos están en
condiciones estándar (p = 1 atm; T = 298 K =
25 ºC; conc. = 1 M).
 Se...