Termoquímica: Parte de la Química que estudia la medida o cálculo del calor absorbido o liberado en las reacciones químicas

Termoquímica: Parte de la Química que estudia la medida o cálculo del calor absorbido o liberado en las reacciones químicas.

Este cambio de energía ocurre conforme los reactivos se separan y se forman los productos. Al romper un enlace se requiere energía, mientras que formar un enlace generalmente libera energía. Dependiendo del número de enlaces rotos y el número de los que se forman, así como la fuerza de los mismos; la energía se libera al entorno o se absorbe de éste; por lo general la energía se manifiesta en forma de calor.

El calor: Es la energía transmitida a causa de una diferencia de temperatura entre un sistema y sus alrededores. Se mide en calorías o en Joules (J).

1 cal=4.184 Joules (J)

1kcal=4.184 KJ

Para estudiar el cambio de energía que ocurre en una reacción química; llamaremos a los reactivos y productos sistema; mientras que todo lo demás en contacto con el sistema, como el matraz de reacción, el aire o medio que lo rodea será denominado como alrededores. Un sistema (termodinámica) se encuentra separado de los alrededores por medio de límites físicos reales.

Un sistema termodinámico puede ser tan sencillo como una reacción química que se realiza en un tubo de ensaye o tan complejo como el contenido de un alto horno o un río contaminado.

Sistema abierto: Es aquel que permite el intercambio de materia con sus alrededores (masa y energía)

Ejemplo:

Un vaso de precipitados en donde se realiza la disolución de nitrato de amonio, en donde se absorbe el calor y se tiene una disminución de temperatura en el sistema. Es aquel que permite el intercambio de materia con sus alrededores (masa y energía)

Sistema cerrado: Es aquel que NO intercambia con sus alrededores, aunque puede liberar o absorber energía

Ejemplo: Un refresco cerrado.

Caloría: Cantidad de calor que debe transferirse a un gramo de agua, para elevar su temperatura en un grado Celsius.

1 cal = 4.184 Joules

Para el sistema inglés, se considera la BTU (British Thermal Unit (, definida como la cantidad de calor que debe agregarse a una libra masa de agua para elevar su temperatura un grado. Fahrenheit.

Calor específico de una sustancia es el número de calorías necesaria para elevar la temperatura de 1 gramo de la sustancia en 1°C

El calor generado en las reacciones químicas se puede medir mediante una técnica llamada calorímetro; utilizando un dispositivo que recibe el nombre de calorímetro; en donde se puede calcular el calor que pierde o gana el agua de los alrededores; utilizando la ecuación:

Q= m∆TCpw

En donde:

q= Calor absorbido por el agua

m= masa del agua[pic 1]

     T= Cambio de temperatura dela gua

Cw= Calor especifico del agua (4.184)

El calorímetro tiene una cámara de reacción en donde puede quemar una muestra de sustancia; el calor liberado, fluye hacia el agua de los alrededores y eleva la temperatura.

En conclusión un calorímetro es un recipiente aislado del exterior. El llevarse a cabo alguna reacción dentro del calorímetro se impide cualquier intercambio de calor con el medio, entonces, toda la energía emitida o absorbida se mide como el cambio de temperatura que presenta el sistema.

El contenido de calor de una cantidad específica de una sustancia particular se denomina entalpía (H). La entalpia es una propiedad termodinámica utilizada para medir la cantidad de calor involucrado en una reacción química a presión constante.

Se puede determinar de la siguiente manera:

H=E + PV

En donde:

H=Entalpia

E=Energía Interna

P=Presión

V=Volumen

Para medir el intercambio de energía térmica a P=cte entre el sistema y los alrededores cuando se realiza un proceso se utiliza una magnitud termodinámica que se denomina como Entalpía (H). Al llevarse a cabo una reacción química, la entalpia del producto generalmente es diferente a la entalpia de los reactivos, es decir hay un cambio de entalpia en el sistema al pasar de los reactivos a productos que se representa como:

HR=       HP -      Hr[pic 2][pic 3][pic 4]

     HR= Calor de reacción. Es el calor absorbido o desprendido al efectuarse una reacción química. Puede tener valores positivos o negativos.[pic 5]

      HP= Cambio de entalpia en productos.[pic 6]

      Hr= Cambio de entalpia en reactivos.[pic 7][pic 8][pic 9][pic 10]

 HR=    H°f(producto) –   H°f (reactivo).[pic 11][pic 12][pic 13][pic 14][pic 15][pic 16]

Para calcular os cambios de entalpias en reactivos y productos se utilizan los valores (ya establecidos en tablas termodinámicas) del calor de formación de cada sustancia (H°f) y se realiza la sumatoria fe productos y de los reactivos.

 HR=     H°f (producto) –    H°f (reactivo).[pic 17][pic 18][pic 19]

      Hr= Cambio de entalpia (que se determina con los calores de formación)[pic 20]

El calor de formación (H°f) se determina para cada sustancia y su estado de agregación en condiciones estándar que son:

P=1 atm y 25°C

No es igual a las CNTyP (1 átomo; 0°C)

Para cualquier elemento No combinado H°f=0.

El calor de reacción (cambio de entalpia, puede ser de signo positivo o negativo, con lo cual se clasifica a ala reacción como Endotérmica o Exotermica.

En una reacción endotérmica (endo significa “dentro”) la energía de los productos es mayor que la energía de los reactivos; lo que significa que la reacción necesita energía. El calor de los alrededores debe fluir hacia el sistema para convertir los reactivosen productos. La representación de una ecuación endoterica incluye “calor” como un de los reactivos.

Ejemplo: Escribir la ecuación para convertir 2 moles de dioxido de carbono en 2 moles de monóxido de carbono y 1 mol de oxígeno se requieren 570 kJ de calor.

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