Ciencias

CUESTIONES TERMODIMÁMICA
1. Explicar cómo variar con la temperatura la espontaneidad de una reacción en la que ∆Hº < 0 y
∆Sº < 0, suponiendo que ambas magnitudes constantes con la temperatura.
Solución.
El criterio de espontaneidad de una reacción se asocia al signo de la variación de energía libre de
Gibbs. “Para que un proceso isotérmico e isobárico que tiene lugar en un sistema cerrado seproduzca
espontáneamente, es necesario que vaya acompañado de una disminución de la energía libre: ∆G < 0.”
− Sí ∆G < 0, proceso espontáneo
− Sí ∆G = 0, sistema en equilibrio
− Sí ∆G > 0, Proceso no espontáneo, sería espontáneo la transformación inversa.
Por definición:
∆G = ∆H − T∆S
A temperatura baja predomina el término entálpico (∆G → ∆H) y puesto que la reacción es
exotérmica (∆H <0) ∆G < 0, reacción espontánea.
A temperatura alta predomina el término entrópico (∆G → −T·∆S) y puesto que la reacción ocurre
con disminución de desorden (∆S < 0) ∆G > 0, reacción no espontánea.
2. Se suele decir que la ley de Hess es una consecuencia directa del primer principio de la
Termodinámica en su aplicación a una reacción química. Justificar esta afirmación.
Solución.
La ley deHess, establece que si la entalpía es una función de estado y por tanto, sus variaciones
solamente dependen de las condiciones iniciales y finales y no de las etapas intermedias, la variación de
entalpía de una reacción será la diferencia entre el contenido entálpico de los productos y el contenido
entálpico de los reactivos, aunque el proceso trascurra o sea descrito mediante una serie de etapasintermedias
reales o ficticias, pudiéndose expresar en estos casos como la sumatoria de las entalpías de dichas etapas.

En definitiva, la ley de Hess establece que en una reacción química, la energía no puede ser ni creada
ni destruida, solamente puede ser cambiada de una forma a otra, por tanto es un principio de conservación de
energía análogo al primer principio de la termodinámica queestablece que en toda transformación dentro de
un sistema, la suma de calor y trabajo intercambiado es igual a la variación de energía interna del sistema.
∆U = Q + W
3. La Entalpía de formación del agua a 298 K es −286 kJ/mol. Sin embargo, cuando se mezclan a 298
K el hidrógeno y el oxígeno, no se observa reacción apreciable. Comente estos hechos.
Solución.
Que una reacción sea exotérmica (∆H< 0) no implica que sea espontánea. El criterio de
espontaneidad de una reacción se asocia al signo de la variación de energía libre.
− Sí ∆G < 0, proceso espontáneo
− Sí ∆G = 0, sistema en equilibrio
− Sí ∆G > 0, Proceso no espontáneo, sería espontáneo la transformación inversa.
Se puede dar casos como el de formación del agua, que aun siendo negativa la variación de energía
libre y portanto la reacción sea espontánea, esta no se lleva a cabo por cuestiones cinéticas (elevada energía
de activación y por tanto velocidad de reacción prácticamente nula).

4.
Utilizando diagramas Energía / coordenada de reacción, represente los perfiles de una reacción
endotérmica y de otra exotérmica, partiendo de reactivos (R) para dar productos (P) y establezca, al
mismo tiempo, el signo dela variación de entalpía (∆H) para ambas reacciones.
Solución.

a-

b- En uno de los diagramas, represente el perfil de la reacción al añadir un catalizador al medio de reacción
y comente qué efecto tiene sobre:
b.l.- la entalpía de reacción, y
b.2.-la constante cinética de la reacción directa.
Solución.

b. l.− El empleo de catalizadores no modifica los valores de las variaciones de lasfunciones de
estado de la reacción, por ser funciones de estado sus variaciones solo de penden de las condiciones iniciales
y finales, y los catalizadores no modifican estas. ∆U, ∆H, ∆S y ∆G no varían por el uso de catalizadores
b. 2.− El empleo de catalizadores modifica la energía de activación del proceso, si el catalizador es
positivo, disminuye Ea aumentando la constante cinética y por...