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TERMOQUIMICA FISICOQUIMICA 2005 Clase Teórica 4
Dr. Silvia Alvarez
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Estudio del calor que acompaña a las reacciones químicas
TERMOQUIMICA EL FUEGO INTERNO Estudio del calor que acompaña a las reacciones químicas reacción química Sistema vaso de precipitado, tubo de ensayo, reactor H P constante Calor U V constante
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TEMARIO Variaciones de Entalpía Estándar Entalpías de cambios físicos
Entalpías de cambios químicos Ley de Lavoisier-Laplace y Ley de Hess Entalpías de Formación Estándar Entalpía de formación estándar y estado de referencia Entalpía de reacción en función de las entalpías de formación Tipos de entalpías de cambios físicos y químicos Aproximación de los grupos Variación de las Entalpías de Reacción con la Temperatura Calorimetría Aplicación de cálculos y mediciones termoquímicas
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ENTALPIA ESTANDAR (Ho)
Estado Estándar Sustancia pura – gas ideal Presión 101,32 kPa Temperatura especificada Ejemplo: Estado estándar del etanol líquido a 298 K Entalpía Estándar Productos en estado estándar Reactivos en estado estándar H2O (l) H2O (g) Hovap (373 K) = 44 kJ/mol
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Entalpías de cambios físicos
Entalpías de transición estándar (Hotrs) o o o
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Ecuación termoquímica
Entalpía de un cambio químico Entalpías de reacción (Horn) CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) Horn (298 K) = -890 kJ/mol Ecuación termoquímica
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Entalpía (H) Energía Interna (U) FUNCIONES DE ESTADO
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Ley de Lavoisier-Lapalace
P Laplace ( ) A Lavoisier ( ) H (A B) = - H (B A)
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Entalpías de un cambio físico
vaporización H2O (l) H2O (g) Hovap = + 44 kJ/mol condensación H2O (g) H2O (l) Hocon = - 44 kJ/mol Entalpías de un cambio químico H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (g) Horn = kJ/mol H2O (g) H2 (g) + ½ O2 (g) Horn = kJ/mol
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Ley de Hess H3 A B C H1 H2 H3 = H1 + H2 GH Hess ( )
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a) Entalpías de un cambio físico
(g) Fusión H2O (s) H2O (l) Hofus Vaporización H2O (l) H2O (g) Hovap GLOBAL Sublimación H2O (s) H2O (g) Hosub Hofus + Hovap o o (l) o (s)
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b) Entalpías de un cambio químico
(1) H2 (g) + N2 (g) H2 (g) + N2H4 (g) Horn = 95,4 kJ/mol (2) H2 (g) + N2H4 (g) NH3 (g) Horn = -187,6 kJ/mol GLOBAL H2 (g) + N2 (g) NH3 (g) Horn = -92,2 kJ/mol
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Fundamentos de la Termoquímica
CONTEXTO HISTORICO Fundamentos de la Termoquímica Rev. Americana Rev. Francesa Rev. Nacionalismo Liberal ºRev. Industrial 1784- A Lavoisier-P Laplace 1798- conde B Rumford 1840- GH Hess 1840- JR Mayer 1878- JP Joule
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ENTALPIA DE FORMACION ESTANDAR (Hof)
Entalpía estándar de la reacción de formación de un compuesto a partir de sus elementos en sus estados de referencia ESTADO DE REFERENCIA estado mas estable Temperatura especificada 101,23 kPa Hof de los elementos en su estado de referencia es igual a cero Ejemplo: 6 C (grafito) H2 (g) C6H6 (l) Hof = 49,0 kJ/mol
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Entalpía de reacción en función de las entalpías de formación
Entalpía, H elementos productos reactivos Horn
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Horn = Hof - Hof productos reactivos
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TIPOS DE ENTALPIAS DE CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS
Entalpías de reacción Entalpías de combustión Entalpías de atomización, Entalpías de enlace Entalpías de disolución, Entalpías de dilución, Entalpías de ionización Entalpías de cambio de fase
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Entalpía de dilución del H2SO4 a 25oC
ENTALPIA DE DILUCION Entalpía de dilución del H2SO4 a 25oC
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Entalpía del proceso asociado a la ruptura de un enlace A-B
ENTALPIAS MEDIAS DE ENLACE Entalpía del proceso asociado a la ruptura de un enlace A-B H2 (g) H (g) Hoe = 435 kJ/mol
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Promedio de los dos valores anteriores
Moléculas poliatómicas H2O H-OH (g) H (g) + OH (g) Ho = 499 kJ/mol O-H (g) H (g) + O (g) Ho = 428 kJ/mol Entalpía de enlace O-H Promedio de los dos valores anteriores La utilización de entalpías de enlace para estimar la entalpía de reacción es menos precisa que el uso de entalpías de formación
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APROXIMACION DE LOS GRUPOS TERMOQUIMICOS
SW Benson Bond Energies J. Chem. Educ. 42: , 1965; Thermochemical kinetics. New York, Wiley, 1976, 320 p. molécula grupos termoquímicos Átomos o grupos físicos de átomos unidos por lo menos a otros dos átomos Hof suma de las contribuciones asociadas a todos los grupos termoquímicos en los que se puede dividir la molécula
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Grupos termoquímicos Grupo Ho (kJ/mol) Cp (J/K mol) C(H)3(C) -42,2 25,9 C(H)2(C)2 -20,7 22,8 C(H) (C) 3 -6, ,7 C (C) , ,2
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Estimar Hof a 298 K del hexano en fase gas
Ejemplo: Estimar Hof a 298 K del hexano en fase gas Descomposición de la molécula en grupos Hof a 298 K del hexano en fase gas 2 x C(H)3(C) x (-42,2) kJ/mol 4 x C(H)2 (C) x (-20,7) kJ/mol C6H14 (g) -167,2 kJ/mol
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BIBLIOGRAFIA • Química Física, P Atkins, 6ta edición, Ed. Omega 1998, Capítulo 2 • Fisicoquímica, DW Ball, Ed.Thomson 2004, Capítulo 2 Entalpías de Enlace, S Alvarez y A Boveris, Temas de Fisicoquímica, 2005
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