termoquimica

E. Besalú. Àrea de Química Física. Departament de Química. Universitat de Girona. Dipòsit legal: GI-1383-2002.

1

3. Termoquímica
Energia i entalpia de reacció. Energia i entalpia de formació. Tècniques experimentals.
Canvis de fase. Energia d'enllaç.
3. Termoquímica
3.1. Introducció
3.2. Estats estàndard
3.3. Equació termoquímica
3.4. Relació entre entalpia i energia internaestàndard
3.5. Entalpies estàndard de formació
3.6. Manipulacions algèbriques de les reaccions termoquímiques
3.6.1. Llei de Lavoisier-Laplace
3.6.2. La Llei de Hess
3.6.3. Resolució generalitzada d'un problema d'aplicació de la llei de
Hess
3.7. Dependència de la calor de reacció amb la temperatura: l'equació de
Kirchhoff
3.8. Reaccions notables en termoquímica
3.8.1. Entalpies o calors decombustió
3.8.2. Calor de dissolució
3.8.3. Calor de canvi de fase
3.9. Càlcul aproximat de les entalpies de reacció. Entalpies d'enllaç. Un
exemple d’aplicació
3.10. Tècniques experimentals

3.1. Introducció
En el transcurs d’una reacció química, espècies anomenades reactius es transformen
en altres anomenades productes. La termoquímica s'ocupa de l'estudi del seu balanç
energètic. Així, latermoquímica és l’estudi dels efectes calòrics que acompanyen a les
reaccions químiques.
Moltes vegades les reaccions es duen a terme en condicions de pressió constant,
d'aquesta manera la calor bescanviada coincideix amb l'entalpia. I és per això que la
calor mesurada en aquestes condicions és funció d'estat. Els processos químics on
intervenen líquids i sòlids se solen estudiar sotacondicions de pressió constant.
Normalment, però, les reaccions de combustió s'estudien a volum constant en bombes
calorimètriques. Les lleis de la termodinàmica permeten convertir informació
expressada en termes d'entalpia a energia interna o viceversa.
Els resultats s'acostumen a expressar en kcal o kJ, perquè les unitats de caloria o Joule
normalment superen la precisió dels experiments. Peraquesta mateixa raó se suposa
que els gasos implicats a les reaccions, si n’hi ha, es comporten com a ideals. Per la
mateixa raó es consideren menyspreables les variacions de volum de les fases
1

E. Besalú. Àrea de Química Física. Departament de Química. Universitat de Girona. Dipòsit legal: GI-1383-2002.

2

condensades.
Les reaccions químiques, en produir-se, poden absorbir o alliberarcalor. Les que
l'absorbeixen s'anomenen endotèrmiques, mentre que les que l'alliberen es coneixen
amb el nom d'exotèrmiques.
La calor que s'absorbeix o desprèn en una reacció química és anomenada calor de
reacció. Aquesta es mesura a una temperatura donada mantenint la pressió o el volum
també constants. Així doncs, cal pensar que la definició del calor de reacció està lligada
a un procésisoterm.1 Aquest detall és important, perquè cal tenir present que, durant
l’experiment i en el transcurs de la reacció química, el sistema es pot escalfar o
refredar2.
Si entenem com a sistema termodinàmic el conjunt reactius (o productes) més el medi
(calorímetre, termòmetre, agitador, ...), el canvi que experimenta es sistema reactiu és
Reactius a temperatura T1 i pressió P Æ Productes atemperatura T2 i pressió P.
Atès que la funció H és funció d’estat, el procés es pot escriure com la composició de
dues etapes:
Reactius a temperatura T1 i pressió P
Ø DHr
Productes a temperatura T1 i pressió P
Ø qP=nCPDT
Productes a temperatura T2 i pressió P.
Atès que la primera etapa és isoterma, hi te associada l’entalpia de la reacció. Per altra
banda, la segona etapa es correspon amb unprocés on un mateix sistema (en aquest
cas els productes de la reacció) s’escalfen o es refreden. És per això que aquest
increment de temperatura es té en conte en aquest segon procés a través de la
coneguda fórmula que s’ha escrit.
Si tot el sistema termodinàmic (reactius o productes més calorímetre, més termòmetre,
...) està aïllat del medi per parets adiabàtiques, podem escriure que el...