termoquimica

1.4 TERMOQUÍMICA

La termoquímica es parte de la termodinámica que estudia los cambios de calor en las reacciones químicas.
H
Desde que f (P y T) para todo estado físico, se ha
E

Definido el ESTADO ESTÁNDAR O NORMAL DE UNA SUSTANCIA, como la forma más estable de ella, CUANDO SE ENCUENTRA A 25°c Y A 1 ATM DE PRESIÓN en cualquiera de sus estados: - Sólido
Líquido o
Gaseoso

Enotras palabras el estado estándar, es un punto de referencia para los estados termodinámicos de los reaccionantes y productos.

Para cualquier sustancia simple (sólido, líquido o gaseoso), H° = 0. Es decir, el calor de formación es nulo. El exponente cero indica que los elementos están en su estado estándar.

EJEMPLOS:

a) C(S)+O2(6)  CO2(6) H° = -94.05 Kcal/mol
b) HCl(6)+sol.ac  HCL(ac)H° = -17.96 Kcal/mol
c) Cl2(6)+2KI(ac)  2KCl(ac)+I2(S) H° = -52.42 Kcal/mol
d) 2C(S)+2H2(6)  C2H4(6) H° = +12.50 Kcal/mol



LEY FE HESS (1840)

La ley de Hess permite calcular los cambios de calor, en las reacciones que son difíciles de medir calorimétricamente, siempre que se conozcan los calores de las reacciones parciales. Para lograr su objetivo, aplica una suma de calores.

HESSdice que el CAMBIO DE CALOR en una reacción en particular ES SIEMPRE CONSTANTE e independiente de la forma en que tenga lugar la reacción (sea que ocurra en una o en varias etapas).

Por ejm:
En la formación de CO2 a partir de C(S) y O2, el carbono se podría quemar para obtener monóxido de carbono y luego quemar éste, hasta forma CO2.

Pero en la formación del CO a partir del C y O2 siemprese produce CO2 y otra porción de carbono que no reacciona, siendo necesario purificarlo. De allí la dificultad que presenta calcular directamente el calor de formación del CO por combustión del C en O2.

C(GRAFITO) + 1/202(6) CO(6) H° = ?
El cambio de entalpía para esta rxn no puede medirse directamente.

Sin embargo, las siguientes reacciones se efectúan hasta su término cuando hay excesode O2(6); por tanto, H° puede medirse directamente.

C(GRAFITO) + O2(6) CO2(6) H° = -94.05 Kcal/mol... (1)
CO(6) + 1/202(6) CO2(6) H° = -67.64 Kcal/mol... (2)

Para obtener el cambio de entalpía deseado, se invierte la ec. (2) y se le suma la ec. (1):

C(GRAFITO) + O2(6) CO2(6) H°= -94.05 Kcal/mol ... (1)
CO2(6)  CO(6) + 1/202(6) H°= -(-67.64 Kcal/mol)...(2)

C(GRAFITO)+ 1/202(6) CO2(6) H°= -26.42 Kcal/mol

Por lo tanto, si la reacción se lleva a cabo en varios pasos, el Q (o H) de reacción total será igual a la suma algebraica de los calores de los diversos pasos y esta suma será igual al cambio de Q (o H) si la reacción se llevase a cabo en un solo paso.

PROBLEMA:

Calcular el cambio de entalpía para la siguiente reacción:

2C(S) + 2H2(6)+ O2(6)  CH3COOH(L)El calor de esta rxn no se puede determinar directamente. Sin embargo, podemos disponer de medidas realizadas calorimetricamente:

(1) CH3COOH(L)+ 202(6)  2CO2(6)+ 2H2O(l)... = -208.34 Kcal
(2) C(S)+ 02(6)  CO2(6).................. = -94.05 Kcal
(3) H2(6)+ 1/202(6)  H2O(L).............. = -68.32 Kcal

Si multiplicamos las ecuaciones (2) y (3) por 2 respectivamente e invertimos la ec.(1), al sumarlas algebricamente se obtendrá:

(2) 2C(S)+ 202(6)  2CO2(6) .............. = -188.10 Kcal
(3) 2H2(6)+ 02(6)  2H2O(L) .............. = -136.64 Kcal
(1) 2CO2(6)+ 2H2O(6)  CH3COOH(L)+ 202(6).. = +208.34 Kcal
2C(S)+ 2H2(6) + O2(6)  CH3COOH(L)..... = -116.44 Kcal

 = -116.44 Kcal RESPUESTA


1.4.1 CALOR DE REACCIÓN (H°)

El calor de reacción es el calor liberado oabsorbido en una reacción química como resultado de la diferencia entre el calor de los productos y el calor de los reacionantes. La expresión general para líquidos y gases a P cte es:

LEY DE HESS

Para lo cual se cuentan con tablas termodinámicas de H° a 25°C.

Tipos de calor
de reacción
Calor de formación
Calor de combustión
Calor de neutralización y
Calor de disolución...