diapositivas c06termoquimica 1

Capítulo 6

Termoquímica
Copyright © The McGraw-Hill Companies, Inc.  Permission required for reproduction or display.

La energía es la capacidad para realizar trabajo
-

La energía radiante proviene del Sol y es la
fuente de energía primaria de la Tierra.

-

La energía térmica es la energía asociada con el
movimiento arbitrario de átomos y moléculas.

-

La energía química es la energíaalmacenada
dentro de los enlaces de las sustancias químicas.

-

La energía nuclear es la energía almacenada
dentro del núcleo por los neutrones y protones en
el átomo.

-

La energía potencial es la energía disponible
en virtud de la posición de un objeto.
6.1

Cambios de energía en reacciones químicas
El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que
están a temperaturasdiferentes.

La temperatura es una medida de la energía
térmica
temperatura = energía térmica

900C

400C
mayor energía térmica

6.2

La termoquímica es el estudio de cambio de calor de
reacciones químicas.
El sistema es la porción específica del universo que es de
interés en el estudio.

abierto
Intercambio: masa y energía

cerrado

aislado

energía

nada

6.2

Un proceso exotérmico es cualquierproceso que emite calor transfiere la energía térmica del sistema al entorno o vecindad.
2H2 (g) + O2 (g)
H2O (g)

2H2O (l) + energía
H2O (l) + energía

Un proceso endotérmico es cualquier proceso en el que el
entorno tiene que suministrar calor al sistema.
Energía + 2HgO (s)
Energía + H2O (s)

2Hg (l) + O2 (g)
H2O (l)
6.2

Exotérmico

Endotérmico
6.2

La termodinámica es el estudio de lainterconversión del
calor y otras clases de energía.
Las funciones de estado son las propiedades que están
determinadas por el estado físico del sistema,
independientemente de cómo se alcanzó esa condición.
energía, presión, volumen, temperatura

E = Efinal - Einicial
P = Pfinal - Pinicial
V = Vfinal - Vinicial
T = Tfinal - Tinicial
La energía potencial del excursionista 1 y el
excursionista 2 es la mismaaun cuando ellos
tomaron caminos diferentes.

6.3

Primera Ley de Termodinámica - la energía
puede ser convertida de una forma a otra, pero no
puede ser creada o destruida.

Esistema + Eentorno = 0
o

Esistema = -Eentorno

C3H8 + 5O2

3CO2 + 4H2O

Reacción química exotérmica

Energía química liberada por combustión = Energía absorbida por el entorno

sistema

entorno

6.3

Expresiónmatemática de la primera ley Esistema
E = q + w
E es el cambio en la energía interna del sistema
q es el cambio de calor entre el sistema y el entorno
w es el trabajo hecho por el sistema
w = -PV cuando un gas se expande en contra de una presión
externa constante

6.3

Trabajo realizado sobre el sistema
w=Fxd
w = -P V
PxV=

V > 0

F
3
x
d
=Fxd=w
2
d

-PV < 0
wsistema < 0

¡El trabajo
no está enfunción de
un estado!

w = wfinal - winicial
inicial

final

6.3

Una muestra de nitrógeno se expande de un volumen
de 1.6 L a 5.4 L. ¿Cuál será el trabajo en Joules
realizado por el gas si se expande a) contra el vacío b)
contra una presión constante de 3.7 atm?
w = -P V
a)

V = 5.4 L – 1.6 L = 3.8 L

P = 0 atm

W = -0 atm x 3.8 L = 0 L•atm = 0 Joules
b)

V = 5.4 L – 1.6 L = 3.8 L

P = 3.7atm

w = -3.7 atm x 3.8 L = -14.1 L•atm
w = -14.1 L•atm x

101.3 J = -1430 J
1L•atm
6.3

La química en acción: Formación de nieve

E = q + w
q=0
w < 0, E < 0

E = CT
T < 0, NIEVE!

Entalpia y Primera Ley de la Termodinámica
E = q + w

A presión constante:
q = H y w = -PV
E = H - PV
H = E + PV

6.4

Entalpia (H) es la cantidad de calor liberado o absorbido en condiciones
de presiónconstante

H = H (productos) – H (reactivos)
H = calor liberado o absorbido a presión constante

Hproductos < Hreactivos
H < 0

Hproductos > Hreactivos
H > 0

6.4

Ecuaciones termoquímicas
¿Es H negativo o positivo?
El sistema absorbe calor
Endotérmico
H > 0

Cada mol de hielo que se funde a 00C y 1 atm
absorbe 6.01 kJ
H2O (s)

H2O (l)

H = 6.01 kJ
6.4

Ecuaciones termoquímicas
¿Es H...