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11 Termoquímica
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Table of Contents
Termoquímica
Entalpía de Reacción
Efecto de la temperatura en la entalpía de reacción
Determinación de las entalpías de reacción
Entalpías de cambio de estado
Entalpías de formación
Entalpías de combustión:
Ley de Hess
Problemario
Termoquímica
Es una de las principales ramas de la fisicoquímica que trata de los cambios de entalpíaasociados con reacciones químicas. La termoquímica proporciona datos experimentales que son compilados en tablas, las cuales permiten la evaluación de los calores de reacción de muchas reacciones. [2]
Su objetivo es la determinación de las cantidades de energía calorífica cedida o captada en diferentes procesos.
Entalpía de Reacción
Una gran parte de los procesos químicos y biológicos se desarrollana presión constante, como por ejemplo la evapo-transpiracion de las plantas, las reacciones enzimáticas, las tranferencias electrónicas dentro de la célula, las reacciones que se realizan en el laboratorio, etc.
Muchas reacciones químicas en el laboratorio tienen cambios de energía interna a presión constante, la presión atmosférica. Cada reacción química esta asociada a un cambio de energía, yes proporcional a las cantidades que se hacen reaccionar, en estas circunstancias el calor de reacción es conocido como entalpía de reacción.
En general tenemos una reacción
aA + bB → cC + dD
En esta reacción el cambio de la entalpía esta determinada por la diferencia de energía entre los productos y reactivos.
ΔH = (Hproductos) - (Hreactivos)
ΔH = (cHC + dHD) - (aHA + bHB)
Si consideramostrabajar a una temperatura 25°C y a 1 atmosfera de presión (condiciones estandar) usamos ΔH° que indica que la entalpia de la reacción es de condciones estandar.
ΔH°=ΔH°(productos) - ΔH°(reactivos)
Efecto de la temperatura en la entalpía de reacción
Anteriormente definimos la capacidad calorifica a presión contante como
(1)
C P =(∂H ∂T  ) P    
Si la capacidad calorifica dependeexclusivamente de la temperatura nos queda
(2)
C P =dH dT   P    
Por otro lado si la entalpía es función exclusivamente de la temperatura.
H=H(T) 
Su diferencial es
dH=dH dT   P dT 
∫dH=∫C P dT 
Si CP es constante
ΔH=CpΔT 
Si CP es función de la temperatura
Cp=Cp(T) 
Obtenemos una relación para el cambio de la capacidad calorífica a lo largo del proceso
(3)dH dT   productos −dH dT   reactivos =C p(productos) −C p(reactivos) =ΔC p    
Determinación de las entalpías de reacción
Para determinar directamente la variación del calor en una reacción se usa el calorimetro.

Un calorimetro es un instrumento con paredes adiabáticas que tiene un contenedor dentro de un baño térmico llamado cámara de reacción en el cual se llevan a cabo reacciones.
Al tener las paredes adiabáticas aseguramos queΔU=0 
Al no realizar trabajo sobre los alrededores
W=0
Al efectuarse la reacción se lleva a cabo una transferencia de calor entre la cámara de reacción y los alrededores de la cámara (el agua, el clorimetro, el termómetro)
Cuando ocurre un proceso exotérmico el calor es cedido por la reacción y absorbido por el agua, cuyo ascenso de temperatura es leido por el termómetro.
(4)−Q cedido =Q absorbido  
Dado que son conocidas la cantidad de agua, el calor especifico del conjunto agua-calorimetro, y el cambio de temperatura es posible calcular el calor de reacción.
Q p =ΔH 
(5)
ΔH=∫CpdT   
a Cp constante
(6)
ΔH=CpΔT   
La cantidad de calor transferida en un reacción depende de la cantidad de sustancia que interviene.
Por ejemplo:
La combustión del H2
cantidad
Reacción
ΔH 1 mol
H2 + 1/2 O2 —> H2O
= -68.32 Kcal
2 moles
H2 + 1/2 O2 —> H2O
= -136.64 Kcal
Por comodidad definimos la capacidad calorifica por cantidad de sustancia
Capacidad calorífica molar
Cp ¯ ¯ ¯ ¯ ¯  =Cp/n 
Donde n es el número de moles
Capacidad calorífica masica
Cp ˜ =Cp/m 
Donde m es la masa en gramos
considerando la cantidad de sustancia
(7)
ΔH=mCpΔT   
para el...