Equilibrio quimico

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CONTENIDO 1: EQUILIBRIO QUIMICO
1. CONCEPTOS FUNDAMENTALES 1.1 DEFINICION DE TERMODINAMICA. SISTEMAS TERMODINAMICOS La termodinámica puede definirse como la ciencia que estudia la conversión de calor en trabajo y viceversa. La termodinámica estudia los procesos de conversión de la energía. La termodinámica estudia las relaciones entre el calor y otras formas de energía Para estudiar undeterminado fenómeno, se define un sistema separado de su entorno o medio ambiente mediante fronteras reales o imaginarias, es decir:

Procesos

Sistema

Medio externo

Se cumple que: sistema + medio ambiente = universo. Una vez definido el sistema, es posible estudiar la interacción entre el sistema y su entorno. La termodinámica no considera la variable tiempo y supone que los procesos queocurren se verifican de manera infinitesimalmente lentos. Definición de fase: Una fase es una parte homogénea de una mezcla. Una mezcla de agua y hielo es bifásica. El aire seco es monofásico (gas), pero si hay condensación (nubes) es bifásico. El granito está compuesto de tres fases sólidas (cuarzo, mica y feldespato), que se distinguen a simple vista. El concepto homogéneo no implica uniforme,pues la homogeneidad no excluye gradientes internos de magnitudes intensivas. Formas de clasificar un sistema. Sistema homogéneo o heterogéneo: a) Sistema homogéneo: compuesto por una fase (gas, líquida o sólida). b) Sistema heterogéneo: compuesto por más de 1 fase, por ejemplo reacción entre oxígeno (gaseoso) y carbón (sólido). Sistemas abiertos, cerrados o aislados: • Sistemas Abiertos: En estetipo de sistemas hay intercambio de materia y energía con el exterior. Un ejemplo: motor de un automóvil (ingresan combustible y aire. Salen gases de escape, desechos, calor).

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Sistemas Cerrados: Sólo hay intercambio de energía con el exterior. No hay intercambio de masa. Ejemplos: i. Un refrigerador doméstico. El fluido de trabajo circula en circuito cerrado y solo hay intercambio decalor o energía eléctrica con el exterior. ii. El planeta tierra, que recibe y emite enormes cantidades de energía, bajo la forma de radiación electromagnética. Sistemas Aislados: No hay intercambio ni de masa ni de energía con el exterior. En la práctica estos sistemas son una abstracción cómoda para analizar situaciones. Un ejemplo correspondería a un recipiente perfectamente aislado (termoideal).

Propiedades de los sistemas. Los sistemas pueden caracterizarse mediante diversas propiedades, las que se clasifican en: • Propiedades Extensivas: Son aquellas propiedades que dependen de la masa total del sistema. Por ejemplo, la masa es una propiedad extensiva. Otras son el volumen, la energía cinética, el momento de inercia, etc. • Propiedades Intensivas: Son aquellas que no dependen dela masa total. Por ejemplo, la temperatura es una propiedad intensiva. Otras son la presión, densidad, voltaje, etc. Estado de un sistema. El estado termodinámico de un sistema se define a través de variables de estado (presión, temperatura, cantidad de materia, etc.). Una ecuación de estado es una relación matemática entre variables de estado. La ecuación de estado más conocida es la ecuación degases ideales: PV =nRT. Una función de estado es una propiedad cuyo valor depende de variables de estado. Una función de estado tiene un valor determinado en cada estado que puede tomar el sistema. Tal es el caso de la energía interna (U) de un sistema. De esta manera, si la energía de un sistema en un estado 1 es U1 y en el estado 2 es U2, entonces la variación total de la energía es: ΔU = U2 - U1El valor de una función de estado no depende del camino recorrido para llegar desde el estado 1 al estado 2. Todo sistema macroscópico está constituido por moléculas. Las moléculas almacenan energía en forma de energía de traslación, vibración, rotación, enlace, electrónicas e interacciones moleculares. En general, la energía interna (U) de un sistema no se puede conocer en términos absolutos,...