termoquímicaOffice 97 Prof

Microsoft Corp.

termodinámica

Estudia la transferencia de energía

entre los sistemas físicos y su

entorno.

Sistema: parte del universo objeto

de nuestro estudio.

Alrededores: resto del universo.

La termodinámica distingue dos

formas de transferencia de

energía: trabajo (W) y calor (Q).

1ª ley de la termodinámica

Tipos de sistemas:

abierto (intercambia energía y

materia)

cerrado (intercambia energía)

aislado (no intercambia ni energía

ni materia)

convenio de signos para el W y Q

si entran en el sistema (+)

si salen del sistema (-)

1ª ley

El cambio de energía interna de un

sistema, U, es igual a la suma del

calor y del trabajo intercambiados

con el entorno:

U= Q+W

para medir el calor (calorías, cal)

unidades de energía:

en SI, Julios (J)

1cal= 4,18 J

entalpía W=-pV

expansión, V=(+), W=(-)

compresión, V=(-), W=(+)

si V=cte, U= Q+W=Q,

en un proceso a V=cte, la variación de

energía interna se debe sólo a la energía

intercambiada con el entorno en forma de

calor

si p=cte, teniendo en cuenta que

H=U+pV

H=Q, en un proceso a p=cte, la energía

intercambiada con el entorno en forma de

calor es igual a la variación de entalpía

del sistema.

Entalpía de reacción

El calor intercambiado con el

entorno en el transcurso de una

reacción química a p constante, es

igual a la entalpía de la reacción.

HR= Hproductos- Hreactivos

HR>0 reacción endotérmica

HR<0 reacción exotérmica

HºR (estándar, 1 atm y 25ºC)

Entalpía de formación estándar

De un compuesto, es la variación

de entalpía que corresponde a la

formación de 1 mol, a partir de los

elementos que lo componen, en

sus estados estables a p y

temperatura estándar.

La entalpía de formación estándar

de las especies elementales es 0.

HR= Hf (productos)- Hf

(reactivos)

Energía de enlace

Se define como la entalpía de la

reacción en la que se rompe 1 mol

de dichos enlaces en estado

gaseoso.

La entalpía de una reacción en la

que sólo intervienen gases puede

estimarse a partir de los valores de

las energías de enlace.

HR = Eenlaces rotos - Eenl formados

Reglas de la termoquímica 1ª.- ley de Hess: “el valor de H para una

reacción (a una p y t determinadas), es

independiente de que transcurra en uno o

varios pasos”.

2ª.- el valor de H es proporcional a la

cantidad de reactivo o producto.

3ª.- los valores de H para dos reacciones

inversas son iguales en magnitud, pero de

signo opuesto.

La ley de Hess es útil para la obtención de

valores de H correspondientes a reacciones

difíciles de llevar a cabo experimentalmente.

Describe el grado de desorden de

un sistema. S (es función de

estado)

ΔS r = ΣS(productos)-ΣS(reactivos)

a mayor desorden mayor S

S (sólido)<S(líquido)<S(gas)

si hay más moles de gases en los

productos ΔS r>0

Entropía y 2ª ley de la termodinámica

2ª ley de la termodinámica

En un proceso espontáneo, hay un

incremento neto de la entopía, S, total del

universo (sistema+entorno)

ΔS(total)=(ΔS(sistema)+ ΔS(entorno)) >0

unidades de la S (J/mol.K)

Energía libre de Gibbs Nueva magnitud: G=H-TS, T es la

temperatura absoluta, es función de estado

ΔG=ΔH-TΔS ecuación de Gibbs-Helmholtz

las reacciones se producen en el sentido

en que disminuye la energía libre del

sistema.

ΔGR=ΣG(productos)- Σ G(reactivos), a T

y p cte

si ΔG<0, reacción espontánea

si ΔG>0, no espontánea

si ΔG=0, equilibrio

Energía libre y tipos de reacciones

Para que G sea negativa, interesa una

reacción exotérmica y con aumento de

desorden.

Reacciones exotérmicas, con aumento de

desorden (siempre espontáneas)

reacciones endotérmicas con aumento de

desorden (espontáneas a T altas)

reacciones exotérmicas con aumento de orden

(espontáneas a T bajas)

reacciones endotérmicas con aumento de

orden (no son espontáneas a ninguna

temperatura)

Energía libre y tipos de reacciones

ΔH ΔS ΔG Espon- tánea

0 0 0 Sí

0 0 0 Sí a T bajas

0 0 0 Sí a T altas

0 0 0 No