TERMODIN

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TERMODINÁMICAQUÍMICA
Es la parte de la Química que estudia los
intercambios energéticos que acompañan a los
procesos físicos y químicos.
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La energía se convierte, se almacena, no se crea
ni se destruye
luciérnaga
mamífero
E química
E química
E térmica
E lumínica
E cinética
? Er ? Ep
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calor
Flujo de energía entre el sistema el entorno Se
produce por el movimiento vibratorio de las
moléculas y se transfiere de un cuerpo a
otro. Se representa con la letra Q. Unidades
1 J 0,24 cal 1 cal
4,16 J 1 Kcal 1000 cal
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CALOR ESPECIFICO
Expresa la cantidad de calor que se de
suministras a 1 g de materia para elevar en 1C
su temperatura
Q__
J.g-1K-1
ce
m. ?t
Temperatura (C) Calor específico (J.g-1 C-1)
0 4,218
10 4,192
25 4,180
P 1 atm
sistema Calor específico (J.g-1 C-1)
plomo 0,128
acero 0,448
Petróleo 2,14
Alcohol etílico 2,43
P 1 atm t 20 C
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El calor de reacción se mide en un calorímetro
Q cedido Q absorbido
Investigar su funcionamiento
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TERMOQUÍMICA
Rama de la termodinámica que estudia
específicamente la absorción y liberación de
calor que acompaña a una reacción química
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Reacciones químicas
Exotérmicas (Q lt 0) y (?T gt 0)
Endotérmicas (Q gt 0) y (?T lt 0)
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VARIABLES DE ESTADO Son magnitudes que pueden
variar a lo largo de un proceso
FUNCIONES DE ESTADO Son variables de estado que
tienen un valor único para cada estado del
sistema. Su variación sólo depende del estado
inicial y final y no del camino
desarrollado. Son funciones de estado Presión,
temperatura, energía interna, entalpía.
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• Entalpía
• (del prefijo en y del griego "enthalpos
  calentar)
• Magnitud de termodinámica simbolizada con la
  letra H
• ?H Hf - Hi
• Se expresa en joule, kcal, BTU (sistema anglo).
• Representa una medida de la cantidad de energía
  absorbida o cedida por un sistema termodinámico o
  la cantidad de energía que tal sistema puede
  intercambiar con su entorno.
• Propiedad extensiva
• Depende de la temperatura.

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Entalpía estándar Es el incremento entálpico
de una reacción en la cual, tanto reactivos como
productos están en condiciones estándar (P 1
atm T 298 K 25 ºC concentración de
sustancias disueltas 1 M). Se expresa como
?H0 y se expresa en J/mol.  ?H0 H0p -
H0r entalpía estándar de formación, de
combustión, de neutralización.
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ENTALPÍA DE FORMACIÓN
La entalpía normal de formación de la sustancia
simple es cero
?H0 reacción ??H0 fp - ??H0 fr
Calculo
CH4(g) 2 O2(g) CO2(g) 2 H2O(l)
?H0f CH4(g) 74,9 kJ.mol-1
?H0f CO2(g) 394 kJ .mol-1
?H0f H2O (g) 241,8 kJ .mol-1
?H0 reac ?H0 f CO2(g) 2?H0 f H2O(l)- (?H0 f
CH4(g) 2 ? H0f O2 (g))
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Ecuaciones termoquímicas Se expresan tanto los
reactivos como los productos indicando entre
paréntesis su estado físico, y a continuación la
variación energética expresada como ?H0.
CH4(g) 2 O2(g) CO2(g) 2 H2O(l)
?H0 - 890 kJH2(g) ½ O2(g) H2O(g)
?H0 241,4 kJ ?H depende
del número de moles que se forman o producen. Por
tanto, si se ajusta poniendo coeficientes dobles,
habrá que multiplicar ?H0 por 2 2 H2(g)
O2(g) ? 2 H2O(g) ?H0 2 .
(241,4 kJ)
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PROCESO ENDOTÉRMICO
ENTALPIA
ENERGIA
REACTIVOS
Calor absorbido por el sistema
?H gt 0 y Q lt 0
PRODUCTOS
PROCESO EXOTÉRMICO
ENTALPIA
ENERGIA
REACTIVOS
Calor cedido por el sistema
?H lt 0 y Q gt 0
PRODUCTOS
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(No Transcript)
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Ley de Lavoisier-Laplace (1780) El calor
desarrollado en la formación de una sustancia a
partir de las sustancias simples es igual al
calor que la misma absorbe cuando se descompone.
?H0 R directa - ? H0 R inversa
H2 (g) ½ O2 (g) ? H2O (g) ?H f -241,60
Kj.mol-1 H2O (g) ? H2 (g) ½ O2(g) ?H
241,60 kJ.mol-1
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Ley de Hess (1840) H es función de estado. Por
tanto, si una ecuación química se puede expresar
como combinación lineal de otras, podremos
igualmente calcular DH de la reacción global
combinando los DH de cada una de las reacciones.
El calor liberado a presión o volumen constante
en una reacción química dada es una constante
independientemente del número de etapas en que se
realiza el proceso químico
(1)
(2)
(3)
DH 1
C
CO2
DH 3
DH 2
CO
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Dadas las reacciones H2(g) ½ O2(g) ¾ ?
H2O(g) DH10 241,8 kJ H2(g) ½ O2(g)
¾ ? H2O(l) DH20 285,8 kJ calcular la
entalpía de vaporización del agua en condiciones
estándar. La reacción d vaporización es
H2O(l) H2O(g)    DH03 ?




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Esquema de la ley de Hess
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• ENTALPÍA DE ENLACE
• Es la energía necesaria para romper un mol de un
  enlace de una sustancia en estado gaseoso.
• En el caso de moléculas diatómicas con un solo
  enlace, se corresponde con la energía necesaria
  para disociar
• 1mol de dicha sustancia en los átomos que la
  constituyen.
• Para moléculas poliatómicas, la energía de enlace
  se toma como el valor medio necesario para romper
  cada uno de los enlaces iguales.
• AB(g) ? A(g) B(g) ?H Eenlace
  Ee
• H2(g) ? 2 H(g)
  ?H 436 kJ
• Es positiva (es necesario aportar energía al
  sistema)
• Se mide en kJ/mol.

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Cálculo de energías de enlace Calcular la
energía del enlace H-Cl en el cloruro de
hidrógeno HCl(g) ? H(g) Cl(g) ? H0
? Conociendo ½ H2(g) ½ Cl2(g) ? HCl(g) ?
Hf0(HCl) 92,3 kJH2(g) ? 2H(g) Ee(H2)
436,0 kJCl2(g) ? 2Cl(g) Ee (Cl2) 243,4
kJ Aplicando la ley de Hess ? H0 (92,3
kJ) ½ .(436,0 kJ) ½ . (243,4 kJ) 432,0 kJ
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Enlace Ee (kJ.mol-1)
HH 436
CC 347
CC 620
C?C 812
OO 499
ClC 243
CH 413
CO 315
CO 745
OH 460
ClH 432
ClCl 243
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ENTROPÍA (S) Es una medida del desorden del
sistema que sí puede medirse y tabularse. Es
función de estado ideada por Rudolf
Clausius. Aumenta al ir quitando restricciones.
Se expresa en J.mol 1.K1
fusión
evaporación
S sólido lt S líquido
S líquido lt S gas
T1
T2
disolución S st sv lt S sc
calentamiento S T1lt S T2
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entorno
entorno
calor
calor
sistema
sistema
energía
energía
Proceso exotérmico Aumenta la entropía
Proceso endotérmico Disminuye la entropía
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En una reacción química
Calculo de ?S0 para 3 H2(g) N2(g) ? 2 NH3(g)
?S0 2.192,3 J.K-1 (3 mol.130,6 J.mol-1.K-1
191,5 J.K-1)
- 198,7J. K-1
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En cualquier proceso espontáneo la entropía
total del universo tiende a aumentar siempre.
A veces el sistema pierde entropía (se ordena)
espontáneamente. El entorno se desordena.
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La entropía de cualquier sustancia a 0 K es
igual a 0 (máximo orden).
En procesos reversibles y a t cte se puede
calcular ?S de un sistema como
y si el proceso químico se produce a P cte
S0 (entropía molar estándar) se mide en
J.mol1.K1. ?Sreacción se mide en J x K1.
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E LIBRE DE GIBBS (?G) E LIBRE O ENTALPÍA LIBRE
Energía liberada en los procesos bioquímicos
disponible para realizar trabajo de algún tipo G
es una función de estado
En procesos a T constante se define como G H
T x S Por tanto
En condiciones estándar ? G0 ? H0 T . ? S0
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caso H ?S G
1 lt0 gt0 lt0 espontanea
2 gt0 lt0 gt0 No espontanea
3 lt0 lt0 ? espontanea a t bajas
4 gt0 gt0 ? espontanea a t altas
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(No Transcript)
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PROCESOS
ENDERGÓNICOS
EXERGÓNICOS
Si ?G lt 0 E productos lt E reactivos
Si ?G gt 0 E productos gt E reactivos
R ? P - ENERGÍA
LIBRE ESPONTANEO
R ? P - ENERGÍA LIBRE NO
ESPONTANEO