entalpias de reaccion
Páginas: 13 (3211 palabras)
Publicado: 19 de agosto de 2014
TEMA 29. TERMOQUIMICA
Aplicación del Primer Principio a las reacciones químicas.
En toda reacción química se produce un intercambio de energía entre el sistema reaccionante y el medio exterior; energía que puede ser de cualquier forma, eléctrica, luminosa, calorífica, etc. La más común es la energía calorífica, el llamado calor de reacción del cual nos ocuparemos a continuación..Reacción química a V constante. Recipiente cerrado. Por ejemplo, calorímetro de combustión.
Reaccionantes (n, p, T, V) Productos (n’ p’ T’ V ) Productos (n’ p’ T V)
qv
Alrededores (p, T) Alrededores (p, T)
En el esquema anterior, se observa que la temperatura del sistema, inmediatamente finalizada la reacción, es diferente a ladel medio exterior o alrededores; hecho que provoca un flujo de calor qv desde el sistema al medio exterior o viceversa, hasta que la temperatura del sistema se iguala a la de los alrededores. De la ecuación (19, Tema 28) se tiene:
δq = dU + pdV como V es constante dV = 0
por lo tanto, δqv = dUT yqv = ΔUT (1 a y b)
en donde ΔUT es la energía de reacción a la temperatura T de los alrededores.
Reacción química a p constante. Recipiente abierto.
Reaccionantes (n, p, T, V) Productos (n’ p T’ V’ ) Productos (n’ p T V’)
qp
Alrededores (p, T) Alrededores (p, T)
Se observa, en el esquema, que latemperatura del sistema, inmediatamente finalizada la reacción, es diferente a la de los alrededores o medio exterior, lo que provoca un flujo de calor qp desde el sistema al medio exterior o viceversa, hasta que la temperatura del sistema se iguale a la del medio exterior. De la ecuación (23, Tema 28) se tiene:
δq = dH - Vdp y como p es constantedp = 0
por lo tanto, δqp = dHT y qp = ΔHT (2 a y b)
en donde ΔHT es la entalpía de reacción a la temperatura T de los alrededores.
Resumiendo,
a p constante: ΔHT Entalpía de reacción
q calor de reacción
a V constante: ΔUT Energía de reacción
Si ΔHT > 0 Reacción endotérmica
ΔHT = HT(Productos) - HT (Reactantes)
Si ΔHT < 0 Reacción exotérmica
Si ΔUT > 0 Reacción endotérmica
ΔUT = UT (Productos) - UT (Reactantes)
Si ΔUT < 0 Reacción exotérmica
Relación entre ΔHT y ΔUT
Aplicando la ecuación que define la entalpía H = U + pV cuando la reacción se realiza
a presión constante, se tiene:
ΔH = ΔU +pΔV
en donde pΔV es el trabajo de expansión realizado cuando el proceso tiene lugar en recipiente abierto, en contra la presión exterior constante, y efectuado principalmente por los participantes gaseosos de la reacción. Suponiendo comportamiento ideal, se tendría pΔV = ΔnRT, por lo tanto, la entalpía de la reacción sería:
ΔH = ΔU + ΔnRT (3)
endonde, Δn = n (productos) - n (reactantes), es el incremento en la cantidad de participantes gaseosos y ΔU la energía de la reacción. Por ejemplo, para la siguiente reacción:
CH3OH (l) + O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔU298 = - 725.25 kJ
Δn = 1 mol - mol = - mol
ΔH298 = 725.25 kJ - mol x 8.314 x 298 K x 10-3 = -726.49 kJ
Se desprende más calor proveniente del trabajo realizado sobre el sistema por el medio exterior al disminuir el volumen.
Por otra parte, si en la reacción sólo intervienen fases condensadas la diferencia entre ΔHT y ΔUT son despreciables.
ΔHT ≈ ΔUT para sólidos y líquidos
Cálculo de entalpías de reacción.
En general, para una...
Aplicación del Primer Principio a las reacciones químicas.
En toda reacción química se produce un intercambio de energía entre el sistema reaccionante y el medio exterior; energía que puede ser de cualquier forma, eléctrica, luminosa, calorífica, etc. La más común es la energía calorífica, el llamado calor de reacción del cual nos ocuparemos a continuación..Reacción química a V constante. Recipiente cerrado. Por ejemplo, calorímetro de combustión.
Reaccionantes (n, p, T, V) Productos (n’ p’ T’ V ) Productos (n’ p’ T V)
qv
Alrededores (p, T) Alrededores (p, T)
En el esquema anterior, se observa que la temperatura del sistema, inmediatamente finalizada la reacción, es diferente a ladel medio exterior o alrededores; hecho que provoca un flujo de calor qv desde el sistema al medio exterior o viceversa, hasta que la temperatura del sistema se iguala a la de los alrededores. De la ecuación (19, Tema 28) se tiene:
δq = dU + pdV como V es constante dV = 0
por lo tanto, δqv = dUT yqv = ΔUT (1 a y b)
en donde ΔUT es la energía de reacción a la temperatura T de los alrededores.
Reacción química a p constante. Recipiente abierto.
Reaccionantes (n, p, T, V) Productos (n’ p T’ V’ ) Productos (n’ p T V’)
qp
Alrededores (p, T) Alrededores (p, T)
Se observa, en el esquema, que latemperatura del sistema, inmediatamente finalizada la reacción, es diferente a la de los alrededores o medio exterior, lo que provoca un flujo de calor qp desde el sistema al medio exterior o viceversa, hasta que la temperatura del sistema se iguale a la del medio exterior. De la ecuación (23, Tema 28) se tiene:
δq = dH - Vdp y como p es constantedp = 0
por lo tanto, δqp = dHT y qp = ΔHT (2 a y b)
en donde ΔHT es la entalpía de reacción a la temperatura T de los alrededores.
Resumiendo,
a p constante: ΔHT Entalpía de reacción
q calor de reacción
a V constante: ΔUT Energía de reacción
Si ΔHT > 0 Reacción endotérmica
ΔHT = HT(Productos) - HT (Reactantes)
Si ΔHT < 0 Reacción exotérmica
Si ΔUT > 0 Reacción endotérmica
ΔUT = UT (Productos) - UT (Reactantes)
Si ΔUT < 0 Reacción exotérmica
Relación entre ΔHT y ΔUT
Aplicando la ecuación que define la entalpía H = U + pV cuando la reacción se realiza
a presión constante, se tiene:
ΔH = ΔU +pΔV
en donde pΔV es el trabajo de expansión realizado cuando el proceso tiene lugar en recipiente abierto, en contra la presión exterior constante, y efectuado principalmente por los participantes gaseosos de la reacción. Suponiendo comportamiento ideal, se tendría pΔV = ΔnRT, por lo tanto, la entalpía de la reacción sería:
ΔH = ΔU + ΔnRT (3)
endonde, Δn = n (productos) - n (reactantes), es el incremento en la cantidad de participantes gaseosos y ΔU la energía de la reacción. Por ejemplo, para la siguiente reacción:
CH3OH (l) + O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) ΔU298 = - 725.25 kJ
Δn = 1 mol - mol = - mol
ΔH298 = 725.25 kJ - mol x 8.314 x 298 K x 10-3 = -726.49 kJ
Se desprende más calor proveniente del trabajo realizado sobre el sistema por el medio exterior al disminuir el volumen.
Por otra parte, si en la reacción sólo intervienen fases condensadas la diferencia entre ΔHT y ΔUT son despreciables.
ΔHT ≈ ΔUT para sólidos y líquidos
Cálculo de entalpías de reacción.
En general, para una...
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