Calor de reacción

Calor de Reacción
Las reacciones químicas involucran también absorción o desprendimiento de calor. Si la reacción ocurre con desprendimiento de calor se dice que es EXOTÉRMICA. Si la reacción ocurre con absorción de calor, se dice que es ENDOTÉRMICA.

P. Morales B.

La reacción puede efectuarse a V = cte o a P = cte Si V = cte.: calor involucrado = calor de reacción = ∆E Si P = cte,: calorinvolucrado = calor de reacción = ∆H ∆E = Ef - Ei = (E
productos

- E

reactantes

) )

∆H = Hf - Hi = (H

productos

- H

reactantes

P. Morales B.

A V = cte.: Reacción endotérmica: ∆E = + Reacción exotérmica: ∆E = -

A P = cte.: Reacción endotérmica: ∆H = + Reacción exotérmica: ∆H = -

P. Morales B.

Ecuación Termoquímica
Es la representación de un procesotermodinámico que puede ser un cambio físico o químico. La ecuación termoquímica debe contener: las fórmulas de las sustancias involucradas, los coeficientes estequiométricos, el estado físico de cada sustancia (s, l, g, ac), la temperatura, la presión y el calor involucrado en el proceso.

P. Morales B.

Ejemplo: C(s, 25°C,
1 atm)

+ O2

(g, 25°C, 1 atm)

→ CO2

(g, 25°C, 1 atm)

∆H = -393,5 kJ La ecuación se puede simplificar ya que normalmente la temperatura de las sustancias es la misma:

∆H°T

Condiciones estándar Temperatura

P. Morales B.

Condiciones estándar:
gas: P = 1 atm líquido: sustancia pura sólido: fase cristalina normal solución: [ ] = 1 M

P. Morales B.

Regresando a nuestro ejemplo: C(s) + O2
(g)

→ CO2

(g)

∆H°298 = - 393,5 kJ

Otrosejemplos: H2O(l) → H2O(g) ∆H°373 = 9700 cal ∆H323 = 10 250 cal

H2O(l, 0,1 atm) → H2O(g, 0,1 atm)

P. Morales B.

A partir de calores de formación (∆H°f)

A partir de energías de enlace

Calor de Reacción
Por calorimetría

Aplicando Ley de Hess

P. Morales B.

Determinación del calor de reacción
1. A partir de las entalpías de formación La entalpía de formación ∆H°f es el calorinvolucrado cuando se forma 1 mol de sustancia a partir de sus elementos en su forma más estable. Ejemplo: H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H°298 = - 285,8 kJ

P. Morales B.

Para una reacción: aA+bB → cC + dD ∆H° = ?

∆H° = [c ∆H°f(C) + d ∆H°f(D)] - [a ∆H°f(A) + b ∆H°f(B)]

P. Morales B.

Ejemplo 2 NH3(g) → N2H4(l) + H2(g) ∆H°298 = ?

∆H°298 = [∆H°f (N2H4(l)) + ∆H°f (H2(g))] - 2 ∆H°f(NH3(g))∆H°f = [50,63 kJ/mol + 0 kJ/mol] - 2 (- 46,3 kJ/mol)

∆H°298 = 143,23 kJ

P. Morales B.

Calor de Combustión
Es el calor liberado cuando reacciona 1 mol de sustancia con la cantidad estequiométrica de O2(g). Sustancia C, H C, H, O C, H, N C, H, S Productos de combustión a 25°C CO2(g) y H2O(l) CO2(g) y H2O(l) CO2(g), H2O(l) y N2(g) CO2(g), H2O(l) y SO2(g) P. Morales B.

Determinacióndel Calor de Reacción
2) A partir de las ENERGÍAS DE ENLACE: La Energía de Enlace es la energía necesaria para romper un enlace covalente en sus átomos correspondientes:

A-B(g) + energía → A(g) + B(g)
Como es una energía aplicada, debe tener signo positivo (+)

P. Morales B.

Cuando se forma un enlace, estará ocurriendo el proceso inverso. En ese caso la energía se libera y tiene signonegativo (-):

A(g) + B(g) → A-B(g) + energía
Para moléculas diatómicas, como A-B, la definición de Energía de enlace es bastante clara, pero ¿Qué sucede en el caso de las moléculas poliatómicas?

P. Morales B.

Por ejemplo ¿cómo determinamos la energía de enlace A-B en la molécula AB4? Primero debemos romper todos los enlaces de la molécula:

B | BA  B (g) → A(g) + 4 B(g) | B∆Hdisociación

P. Morales B.

∆Hdisociación = 4 EE (A-B) ⇒ EE

(A-B) = ∆Hdisociación ÷ 4

La energía de enlace en estos casos es un promedio de todos los enlaces del mismo tipo que existen en la molécula.

P. Morales B.

Determinación del calor de reacción a partir de las energías de enlace
Se puede obtener un valor aproximado del ∆Hreacción para reacciones en fase gas, a partir de...