Introducción a la termoquímica

UNIVERSIDAD AUTONOMA
DEL ESTADO DE HIDALGO

INSTITUTO DE CIENCIAS BASICAS E INGENIERIA

LICENCIATURA EN QUÍMICA

QUIMICA GENERAL II

DRA. GLORIA SÁNCHES CABRERA

RESUMEN 1: TERMOQUÍMICA

CICLO ESCOLAR: ENERO – JULIO 2012

Termoquímica
En todas las reacciones químicas, siempre está presente alguna forma energía. Sea producida por la reacción misma o, sea suministradapara llevar a cabo la reacción.
El estudio de estos fenómenos se le atribuye a la termoquímica. La termoquímica se define como la parte de la termodinámica que estudia la correlación de los procesos químicos con sus cambios de energía.
Normalmente, cuando se estudia un fenómeno, la atención sólo se enfoca hacia dicho fenómeno mientras lo que se encuentra a su alrededor no se observa, a menos queinfluya directamente en su comportamiento. Un sistema, es una parte del universo aislada y definida para su estudio. Lo que no se observa normalmente se le conoce como los alrededores. Existen tres tipos de sistemas termoquímicos:
Sistema abierto: Este sistema permite el intercambio de materia y energía con los alrededor.
Sistema cerrado: Permite el intercambio de energía pero no de materia.Sistema aislado: No permite el intercambio de materia ni de energía
Un sistema se compone de materia y energía. Podemos calcular la cantidad de materia o masa de un sistema, pero no así su energía; ya que la energía total o energía interna(E) de un sistema es la suma de todas las formas de energía de cada uno de los componentes del sistema, es imposible obtener un valor absoluto de energía.Consideremos la siguiente analogía; es imposible contar el dinero existente en un banco sin entrar en su interior, pero es posible contar el dinero que sale del banco así como el dinero que entra a éste. En un sistema, podemos medir los intercambios de energía entre el sistema y sus alrededores. Considerando un estado inicial de enrgía y un estado final, del cual dependerá el cambio de energía.Matemáticamente el cambio de energía está dado por E = Efinal – Einicial .
La forma en la que cambia la energía interna de un sistema es interactuando con sus alrededores. El sistema puede ganar o perder energía en forma de calor (q) o en forma de trabajo (w) cambiando el volumen del sistema.
La primera ley de la termodinámica expresa en primer lugar que la energía no se crea ni se destruye, sólose transforma. Consideremos el destino de cierta cantidad de calor que es absorbido por un gas contenido en un cilindro. Primeramente, el gas posee una cantidad de E inicial, que aumenta con la cantidad de calor (q) que absorbió de sus alrededores, entonces el sistema posee un nuevo valor de energía E´ dado por : E´= Ei + q
Si la presión del sistema permanece constante, el gas expandirá suvolumen y realizará un trabajo sobre el sistema. Este trabajo, en forma de energía, disminuirá la E´ del sistema hasta un estado de E final: Ef = E´- w
Las ecuaciones anteriores pueden combinarse para eliminar el término E´ y entonces:
Ef = Ei +q – w E = Ef - Ei = q – w
La convención de sígnos es la siguiente:
w>o, los alrededores trabajan sobre el sistema.
w<0, el sistema realizatrabajo sobre los alrededores,
q>0, el proceso es endotérmico.
q<0, el proceso es exotérmico.
La E es una función de estado, es decir, es una propiedad que depende solamente del estado en el que se encuentra el sistema. El cambio en una función de estado depende únicamente del estado inicial y final y no de cómo se lleva a cabo.
En el laboratorio, normalmente los sistemas en los que sellevan a cabo las reacciones químicas se encuentran abiertos a la atmosfera. Cuando una reacción se lleva a cabo en un matraz abierto y se produce un gas, éste ejerce un trabajo contra la atmosfera al fin de adquirir un volumen propio. El gas que se produce tiene asociada una gran energía cinética en sus partículas fundamentales. Para que el gas llegue a su punto de equilibrio sus moléculas deben de...