ing. de minas

67.30 - Combustión - Unidad III

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Unidad III: Termoquímica
3. 1. Calores estándar de formación
El calor estándar de formación de una sustancia, ∆H of (kcal/mol), se define como el calor
involucrado cuando se forma un mol de sustancia a partir de sus elementos en sus
respectivos estados estándar. La temperatura estándar es de 298.15K (25ºC) y la presión
estándar es de 1 atmósfera.
Elcalor estándar de formación también se puede presentar como la entalpía de una
sustancia en su estado estándar, ∆H of, referida a los elementos en sus estados estándar, a la
misma temperatura. El subíndice

f

indica la formación del compuesto y el supraíndice º se

refiere a que todos los reactantes y productos están en su estado estándar.
El estado estándar de los elementos se refiere asu estado de agregación. Por convención,
la entalpía de cada elemento en su estado estándar es cero, o lo que es lo mismo, el calor
estándar de formación de dicho elemento vale cero. Por ejemplo, H2(g) , O2(g), N2(g), C(s,
grafito),

Cl2(g) , F2(g) , Fe(s) , Ar(g) , Na(s) , He(g) , K(s) , etc.

Ejemplos
a) Considere el calor estándar de formación del CO2.
C (s) + O2 (g) --> CO2 (g)-94.054 kcal/ mol
(∆H of )CO2 a 298K

Si cuando se produce la formación de un compuesto, el sistema libera calor al medio (es
decir, el medio absorbe el calor entregado por el sistema en la reacción exotérmica),
entonces el ∆H of del compuesto es negativo.
b) Considere la reacción
H2 (g) --> 2 H (g) + 104.2 kcal/ mol
que genéricamente se puede escribir como
H2 (g) --> 2 H (g) + 2 ∆H of , Hsiendo (∆H of ) H, 298K = 52.1 kcal/ g mol. Es decir, cuando el sistema absorbe calor del
medio para la formación de un compuesto, el ∆H of del compuesto es positivo (reacción
endotérmica).
Dr. Ing. E. Brizuela – Dra. Ing. S. D. Romano

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Es importante mencionar que las sustancias con grandes calores estándar positivos de
formación tienden a serespecies químicamente más activas.
3. 2. Leyes termoquímicas
1 - A. L. Lavoisier y P. S. Laplace (1780) enunciaron una ley que establece que: “la
cantidad de calor que debe suministrarse a un compuesto para descomponerlo en sus
partes es igual a la involucrada cuando se forma dicho compuesto a partir de sus
elementos”. Una forma más general de enunciar esta ley es decir que “el intercambio decalor que acompaña a una reacción química en una dirección es exactamente igual en
magnitud, pero de signo contrario, al calor asociado con la misma reacción en sentido
inverso”.
Ejemplo
CH4 (g) + 2 O2 (g) --> CO2 (g) + 2 H2O (l)

-212.8 kcal/ mol

y
CO2 (g) + 2 H2O (l) --> CH4 (g) + 2 O2 (g)

+212.8 kcal/ mol

si ambas reacciones ocurren a 298K.
2 - En 1840, G. H. Hess desarrolló laley de la suma de calores constantes. Esta ley
sostiene que “la resultante del calor intercambiado a presión o volumen constantes, en
una dada reacción química, es la misma si tiene lugar en una o varias etapas”. Esto
significa que el calor neto de reacción depende solamente de los estados inicial y final.
Ejemplo
Calcule el calor estándar de formación del CO2, a partir de la siguiente reacciónquímica
CO (g) + ½ O2 (g) --> CO2 (g)

- 67.63 kcal/ gmol

Dr. Ing. E. Brizuela – Dra. Ing. S. D. Romano

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Respuesta
(∆H of ) CO2, 298K= - 94.05 kcal/ gmol
En la Tabla III.1 se indica el calor estándar de formación de distintas sustancias, a 298K.

Sustancia

∆H of (kcal/mol)

Sustancia

∆H of (kcal/mol)

C (g)

170.890

H (g)52.100

C (c, diamante)

0.450

H2 (g)

0.000

C (c, grafito)

0.000

H2O (g)

-57.798

CO (g)

-26.420

H2O (l)

-68.320

CO2 (g)

-94.054

H2O2 (g)

-31.830

CH4 (g)

-17.895

H2O2 (l)

-44.840

C2H6 (g)

-20.236

I (g)

25.633

C3H8 (g)

-24.820

I2 (c)

0.000

C4H10 (g)

-29.812

N (g)

113.000

i C4H10 (g)

-31.452

NH3 (g)...