Termodinamica Quimica

y, dentro de esta energía, estudia el calor de reacción a presión constante, lo que conocemos con el nombre de entalpía de reacción. Habrás visto con frecuencia reacciones químicas donde aparece lo siguiente:

Equilibrio químico entre el nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco

Pues bien, esta variación de entalpía que en el caso de esta reacción en concreto es de -94,2 kJ (para 2 moles producidos de amoníaco), para ésta y otras reacciones, es un valor tabulado que se ha determinado generalmente de forma experimental. Aunque existen métodos sofisticados, una forma sencilla de medir el calor de reacción a presión constante en el laboratorio es mediante el uso de un calorímetro, un aparato muy semejante a un termo para mantener caliente el té o el café, es decir, un recipiente que posibilita que la pérdida de calor durante el proceso sea pequeña.

Mediante un calorímetro, además de medir el calor que se libera o absorbe en una reacción química, se puede determinar la capacidad calorífica específica de una sustancia.

El calorímetro consiste esencialmente en un vaso metálico protegido por otro vaso de material aislante para evitar intercambios de calor con el entorno. El recipiente dispone de una tapa perforada donde colocamos un termómetro (debemos medir la variación de temperatura durante la reacción química) y un agitador. A continuación vemos un esquema:

Esquema de un calorímetro

Esquema de un calorímetro sencillo de laboratorio

Si, por ejemplo, queremos determinar la variación de entalpía de la reacción de neutralización entre el ácido clorhídrico y el hidróxido sódico, según la reacción:

Reacción de neutralización ácido clorhídrico – hidróxido sódico

Se prepara cierto volumen de ambas disoluciones de la misma concentración, por ejemplo, 250 ml de una disolución de HCl 0,5M y 250 ml de disolución de NaOH 0,5M. Cuando las dos disoluciones están a temperatura ambiente (la temperatura es esencial en este experimento, ya que calcularemos la variación de entalpía por variaciones en la temperatura), anotaremos dicha temperatura. Lo adecuado en un laboratorio es tener una temperatura ambiente entre 15 y 25ºC. Seguidamente mezclamos volúmenes iguales y exactos de las dos disoluciones dentro del calorímetro, cerramos rápidamente y controlamos la temperatura, anotando el valor máximo que ésta alcanza.

La reacción de neutralización ácido-base es fuertemente exotérmica (si no tuviésemos el protector aislante del calorímetro notaríamos que el recipiente se calienta mucho) el calor desprendido es absorbido por la propia disolución, motivo por el cuál sube su temperatura, y otra porción de calor es absorbido por el propio calorímetro. La cantidad de calor que absorberá la disolución vendrá dada por

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