Quimica

Guía de Ejercicio N° 6

“Energía de las Reacciones Termoquímicas”



Introducción.

Esta guía abarca conceptos teóricos con ejemplos de ejercicios desarrollados y aplicados al estudio de la termoquímica, que involucra los intercambios de calor y de medición, así como las leyes que la rigen: Ley de Hess, y la primera ley de latermodinamica. Se complementa con un set de ejercicios que el alumno debe desarrollar, y posteriormente debe completar con otros ejercicios dados por el profesor según la orientación de su carrera.

Objetivo.

- Desarrollar ejercicios aplicados a la termoquímica.
- Aplicar los principios de la termoquímica al estudio cuantitativo de las reacciones químicas.

Calor de reacción

Lacantidad de calor absorbida o desprendida durante una reacción química se mide a 25 °C y a presión atmosférica normal. Convencionalmente se acepta que dicho calor es positivo si la reacción es exotérmica, y negativo si es endotérmica. En las ecuaciones termoquímicas se indican los estados físicos de las sustancias que intervienen, ya que el intercambio calórico depende de dichos estados.
Siconsideramos la ecuación,

2 H 2 (g) + O 2 (g) 2 H 2 O (l)


gas gas líquido

se comprueba experimentalmente que al combinarse los dos moles de moléculas de hidrógeno con un mol de molécula de oxígeno se obtienen dos moles de agua, desprendiéndose 136,6 Kcal (reacción exotérmica). Si se hace reaccionar un mol de molecula dehidrógeno con medio mol de molecula de oxígeno se obtendrá un mol de agua y 68,3 Kcal, de modo que se desprenderán 68,3 Kcal por cada mol de agua.
En las ecuaciones de formación o descomposición de calor de reacción (Q) nos referimos siempre a un mol de la sustancia que se forma o descompone, y se lo expresa en ( Kcal * mol -1 ) o Kcal/mol. Por ejemplo:

2 Ca (s) + O 2 (g) 2Ca O (s) ; Q = + 151,8 Kcal * mol -1
( + 6,32 * 105 J * mol -1
indica que al formarse un mol de CaO se desprenden 151,8 Kcal. Si se combinan -como indica la ecuación- dos moles de Ca y un mol de molécula de O2 se obtendrán dos moles de CaO, liberándose 303,6 Kcal. La reacción es exotérmica (Q > 0).

En el caso de la formación de HL se tiene:

I 2 (s) + H 2 (g)2HI (g) ; Q = -6,2 Kcal * mol -1
( - 2,58 * 10 4 J * mol -1
Por ser Q < 0, la reacción es endotérmica: el sistema absorbe calor del medio que lo rodea.

Ejemplo:

Al combinarse ciertas masas de hidrógeno y oxígeno para formar agua se liberan 1,423 * 10 6 J. ¿Cuántos moles de agua se han formado?

El calor liberado durante la formación del agua es 68,3 Kcal * mol -1. Porlo tanto, se han formado:

1,423 * 10 6 J 1,423 * 10 6 * 0,24 * 10 -3 Kcal 341,5 Kcal
= = = 5 moles
68,3 Kcal * mol -1 68,3 Kcal * mol -1 68,3 Kcal * mol -1 de agua

Medición de calores de reacción

Los calores de reacción se miden conaparatos llamados calorímetros. Los hay de diferentes tipos, adaptados a distintas reacciones. Para medir la cantidad de calor en reacciones en las que interviene el oxígeno se utiliza un recipiente llamado bomba calorimétrica.


termómetro


agua


recipiente
aislado
+
-grafito + oxígeno



Entalpía

Si consideramos la siguiente ecuación termoquímica:

C (s) + O2 (g) CO2 (g) ; Q = 94,1 Kcal * mol -1
( 3.92 * 10 5 J * mol -1

observamos que por cada mol de carbono que se quema se necesita un mol de oxígeno y se forma un mol de dióxido de carbono. Se desprenden 94 Kcal.
Este calor proviene de la energía...