Termoquimica

TERMOQUIMICA

La Termoquímica se encarga de estudiar las características de una reacción química, con respecto al requerimiento o liberación energética implicada en la realización de los cambios estructurales correspondientes.

Si la energía química de los reaccionantes es mayor que la de los productos se produce una liberación de calor durante el desarrollo de la reacción, en caso contrario se necesita una adición de calor. Esto hace que las reacciones se clasifiquen en exotérmicas o endotérmicas según que liberen o requieran calor. La reacción entre hidróxido de sodio y ácido clorhídrico es altamente exotérmica, mientras que la reacción de formación de óxido de magnesio a partir de oxígeno y magnesio es endotérmica.

Ecuaciones Termoquímicas

En termoquímica las reacciones químicas se escriben como ecuaciones donde además de las fórmulas de los componentes se especifica la cantidad de calor implicada a la temperatura de la reacción, y el estado físico de los reactivos y productos mediante símbolos "s" para sólidos, "g" para gases, "l" para líquidos y "ac" para fases acuosas. El calor de una reacción, QR, usualmente se expresa para la reacción en sentido derecho y su signo indica si la reacción es exotérmica o endotérmica, de acuerdo a que si

Reacción exotérmica : QR < 0 Reacción endotérmica: QR > 0

La siguiente reacción está escrita en forma de ecuación termoquímica: Fe2O3 (s) + 3C(grafito) ␣ 2Fe(s) + 3CO(g) QR = 492,6 KJ/mol

porque se expresan los estados de sus componentes y el calor de reacción en condiciones estándares. Se entiende que 492.6 KJ es la cantidad de calor requerido en la reacción, por cada mol de óxido férrico que reacciona en estado sólido a 25'C y 1 atmósfera de presión

La siguiente reacción escrita en forma termoquímica: 2H2S(g) + Fe(s) ␣ FeS2(s) + 2H2(g) QRo = -137 KJ/mol

muestra que es exotérmica y que por cada 2 moles de sulfuro de hidrógeno en forma gaseosa que reaccionan se liberan 137 KJ de calor en condiciones estándares, indicado esto mediante el superíndice colocado sobre el símbolo.

Calor de formación de una sustancia

Es la cantidad de calor liberado o absorbido en la reacción de formación de un mol de una sustancia a partir de sus elementos constituyentes. La reacción de formación del bromuro de hidrógeno gaseoso a partir de sus elementos componentes en estado gaseoso y su correspondiente calor de formación, a condiciones estándares, es:

1⁄2 H2(g) + 1⁄2 Br2(g) ␣ HBr(g) Qf0 = -36,38 KJ/mol

Los compuestos como el bromuro de hidrógeno gaseoso se denominan compuestos exotérmicos porque su reacción de formación es exotérmica, en caso contrario se llaman compuestos endotérmicos.

Es importante notar que el cambio en el estado material de alguno de los componentes de una reacción química producirá un cambio en la cantidad de calor implicada y/o en la naturaleza energética de la reacción. En la reacción de formación del agua no hay diferencias estructurales al obtenerla en forma gaseosa o líquida, pero energéticamente es mayor la cantidad liberada cuando se forma un mol de agua líquida con respecto a la cantidad liberada cuando se forma un mol de agua gaseosa, como se puede observar en las siguientes reacciones de formación

H2(g) + 1/2 O2(g) ␣ H2O(g) Qf0 = -241.814 KJ/mol. H2(g) + 1/2 O2(g) ␣ H2O(1) Qf0 = -285,830 KJ/mol

Los calores de formación son determinados experimentalmente y para su estimación se asume que el calor de formación de los elementos en estado libre y en condiciones estándares es cero. La Tabla 1 muestra los calores de formación de un conjunto de compuestos en condiciones estándares

Termoquímica

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Calor de reacción

Es el calor liberado o absorbido en una reacción a condiciones determinadas. Es una propiedad termodinámica de estado cuyo valor, depende principalmente, de la temperatura de la reacción y se calcula por la diferencia entre las energías químicas de los productos, Ep, y los reaccionantes, Er, es decir,

QR =Ep-Er

Cuando la suma de los contenidos calóricos de los productos excede al de los reaccionantes, la diferencia es la cantidad de calor requerida en la reacción endotérmica y es de signo positivo. Si la suma de los contenidos calóricos de los reaccionantes excede al de los productos la diferencia es la cantidad de calor liberada en la reacción exotérmica y es de signo negativo

Ley de Hess

La Ley de Hess expresa que: "El calor de una reacción es independiente del número de etapas que constituyen

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