termodinámica química

Iniciación a la Química

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TEMA 3
TERMOQUÍMICA Y CINÉTICA
3.1.- Termoquímica
Aspectos teóricos
3.1.1 Introducción

La termoquímica consiste en la aplicación del Primer Principio de la Termodinámica1 a las reacciones químicas. Relaciona los datos sobre las energías intercambiadas en
los procesos químicos con las magnitudes termodinámicas, energía interna y entalpía.
Las reaccionesque desprenden calor son llamadas exotérmicas, y la cantidad de calor cedido se expresa como una cantidad negativa. Las reacciones que absorben calor se
llaman endotérmicas y la cantidad de calor absorbido se expresa como una cantidad positiva.
Definimos energía interna como una función de estado cuya variación, en un proceso a volumen constante, corresponde al calor desprendido o absorbido enesa reacción:
∆U = QV. La energía interna es una función de estado, por lo tanto su valor es incalculable
para una situación específica del sistema, pero sí podemos calcular la variación entre dos
estados del mismo.
Dado que la mayor parte de los procesos químicos tienen lugar a presión constante,
al calor intercambiado en estas condiciones se le llama incremento de entalpía: ∆H = QP.
Laentalpía de reacción se encuentra relacionada con la energía interna por medio del
trabajo de expansión: ∆H = ∆U + p∆V = ∆H+∆n·R·T, donde ∆n es la variación de moles
en fase gaseosa que existen entre los productos y los reactivos en la reacción.
3.1.2 Entalpía de reacción estándar
Se define como la variación de entalpía cuando los reactivos se convierten en productos, para una reacción en que unosy otros están en sus estados estándar. El estado
estándar de una sustancia sólida o líquida es el elemento o compuesto puro a la presión de
1

Primer Principio de la Termodinámica: “La energía del Universo se mantiene constante”.

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Termoquímica y Cinética

1 bar (105 Pa2) y a la temperatura de interés. Para un gas, el estado estándar es el gas
puro con comportamiento de gas ideal a1 bar de presión y a la temperatura de interés.
Aunque la temperatura no forma parte de la definición del estado estándar, es necesario
especificarlo cuando se tabulan valores de ∆Hº, porque depende de la temperatura. Los
valores dados son todos a 298’15K (25ºC).
Algebraicamente: ∆Hº = ∑ ∆Hº
− ∑ ∆Hº
f(productos)

f(reactivos)

Esta definición emana de la propiedad que posee la entalpíade ser una función de
estado, esto es, sólo depende del estado inicial y final del sistema y no del camino por el
que transcurre la reacción.
3.1.3 Energía de enlace
Otra cantidad relacionada con el calor de reacción es la energía de enlace. Cuando
se forma un enlace químico se desprende calor; por consiguiente se necesita suministrar
calor para romper un enlace. La energía de enlace es elpromedio del calor necesario para
romper un determinado tipo de enlace químico en distintos compuestos en fase gaseosa,
dejando en libertad sus átomos constituyentes también en fase gaseosa.
∆Hº = Σ energía enlaces rotos- Σ energía enlaces formados

3.1.4 Entalpía de formación estándar
Es la energía de reacción estándar correspondiente a la formación de un mol de un
compuesto a partir de suselementos en sus estados estándar. Se representa por ∆H0 . Por
f
definición, la entalpía de formación de los elementos en su forma más estable es igual a
cero.
3.1.5 Ley de Hess
“La variación de entalpía asociada a una reacción química es la misma si la reacción se verifica directamente en una sola etapa, o bien si tiene lugar en varias etapas”.
Esto es consecuencia de que la entalpía esuna función de estado y la variación que se
produce en una función de estado cuando evoluciona desde un punto hasta otro, sólo depende del punto de partida y del de llegada y no del camino por donde transcurre la reacción.
3.1.6 Espontaneidad, entropía y energía libre de Gibbs
Un proceso espontáneo es un proceso que tiene lugar en un sistema que se deja que
evolucione por si mismo. Un proceso...