Termoquimica

Índice

Pág.

Introducción 3

Relación entre Calor y Reacción 4

Primera Ley de Termodinámica 5

Concepto de Entalpia 6

Ley de Hess 6

Segunda Ley de Termodinámica 8

Concepto de Entropía 9

Dependencia de la Entropía y la Temperatura 9

Capacidad Calórica de una Sustancia 10

Conclusiones 12

Introducción

La Termoquímica es la rama de la Química física que estudia los efectos caloríficos que acompañan a las transformaciones físicas o químicas. Su fin es determinar las cantidades de energía desprendidas o absorbidas como Calor durante una transformación, así como desarrollar métodos de cálculo de dichos movimientos de calor sin necesidad de recurrir a la experimentación. Las cantidades de calor producidas al quemarse los combustibles o el valor calorífico de los alimentos son ejemplos muy conocidos de datos termoquímicos. La termoquímica es parte de una rama mucho más amplia que es la termodinámica la cual describe y relaciona las propiedades físicas de la materia de los sistemas macroscópicos, así como sus intercambios energéticos. El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una función de estado. A continuación trataremos algunos puntos importantes como los son el calor y s reacción, la primera y segunda ley de termodinámica, entalpia y entropía, entre otros.

Relación entre Calor y Reacción

La transferencia de energía que se da exclusivamente por un cambio de temperatura se denomina flujo de calor o transferencia de calor, y la energía así transferida se llama calor. No hay que confundir entre los conceptos temperatura y calor. La temperatura depende del estado físico de un material, y mide su calidez. Cuando se habla de calor hacemos referencia a una transferencia de calor de un sistema a otro a causa de una diferencia de temperatura, nunca de la cantidad de energía contenida en un sistema dado.

Una reacción química es un proceso que involucra a una o mas sustancias que mediante cambios químicos produce sustancias nuevas. La relación entre calor y reacción está en que toda reacción viene acompañada por un cambio en la energía interna del sistema, el sistema puede transferir energía en forma de calor hacia afuera o el calor puede fluir hacia su interior. Un proceso endotérmico es aquel que va acompañado por una absorción de calor, es decir su temperatura aumenta. En un sistema exotérmico el calor fluye hacia afuera, es decir el sistema pierde energía.

El conocimiento de las reacciones químicas es importante, no sólo para los especialistas sino también para la sociedad, ya que ayuda a crear una conciencia sana y responsable en la preservación de nuestro medio ambiente y, en términos generales, de la vida en nuestro planeta.

Primera Ley de Termodinámica

El principio del balance se puede expresar de la siguiente manera:

“Lo que ingresa + Lo que se genera = Lo que sale + Lo que se acumula”

Si se aplica para la materia en un sistema, se habla de la bien conocida ley de la conservación de la masa, que no se considera una ley de la termodinámica, pero es en todo caso de obligatorio cumplimiento. Cuando se aplica a la energía en un sistema, se habla de la conservación de la energía, el balance energético, o bien del primer principio o primera ley de la termodinámica. Incluso, si se asimila como filosofía de vida puede aplicarse con éxito en llevar con orden las finanzas personales.

Con la primera ley, se puede entender algo de enorme importancia para la tradición de la tecnología: una máquina térmica en la forma de un ciclo de vapor de agua. Es mucho más que una aplicación trivial, pues fue esa idea la que permitió la invención de la máquina de vapor durante la revolución industrial, lo cual condujo históricamente a que se sentaran las bases de la termodinámica como la conocemos hoy.

El estudio de esa máquina térmica consiste básicamente en conocer lo que le ocurre al vapor de agua cuando pasa por una caldera, una turbina, una bomba, un enfriador y una válvula, junto con el significado de todos esos términos. Adicionalmente, se trata de un rito de iniciación en el que los ojos del o la aprendiz de ingeniero(a) químico(a) ven por primera vez la luz de un proceso industrial de transformación con materia y energía interactuando.

Entalpia

Es una magnitud termodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.

Ley de Hess

la ley de Hess, propuesta por Germain Henri Hess en 1840, establece que: «si una serie de reactivos reaccionan para dar una serie de productos, el calor de reacción liberado o absorbido es independiente de si la reacción se lleva a cabo en una, dos o más etapas», esto es, que los cambios de entalpía son aditivos:

ΔHneta = ΣΔHr.

Equivalentemente, se puede decir que el calor de reacción sólo depende de los reactivos y los productos, o que el calor de reacción es una función de estado; en este sentido la ley de Hess es la aplicación a las reacciones químicas del primer principio de la termodinámica; debido a que fue enunciada unos diez años antes que ésta, conserva su nombre histórico.1 El propósito de este planteamiento es analizar de forma muy breve las bases de la Termoquímica como una solución a problemas de transferencia de calor en dichos procesos.

Cuando se busca saber qué tanto calor como una forma de la energía absorbida o desprendida está presente en una reacción, es porque la misma juega un papel muy importante de los cambios químicos, la pregunta obvia en este caso resulta; ¿A qué se debe esa importancia? Se debe a que en todo cambio químico hay ruptura y formación de nuevos enlaces químicos y para que haya esa ruptura, se requiere energía y algunas veces en la formación de los nuevos enlaces se requiere de menor energía para su formación y por tanto se desprende la energía sobrante, razón por la cual, el estudio del calor y de su relación con los cambios químicos resulta tan importante. Además de lo anterior es necesario

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