ÁREA QUÍMICO – BIOLÓGICA

ÁREA QUÍMICO – BIOLÓGICA

TERMOQUÍMICA

Ciencia que estudia las transformaciones que sufre la energía calorífica (calor)  en las reacciones químicas; surgiendo como una aplicación de la Termodinámica a la Química, donde el calor que se transfiere durante una reacción química depende de la trayectoria seguida de un sistema químico con el exterior.

Clases de reacciones químicas, según la Entalpía:

1. Reacciones Exotérmicas o Exergónicas.- Aquellas que liberan o pierden energía, la misma que la encontramos en el producto; siendo la EP mayor que la ER, ejemplos: la glucólisis, fermentación alcohólica y láctica, la respiración aeróbica.  C6H12O6 + 6 O2  → 6 CO2  +  6 H2O
2. Reacciones Endotérmicas o Endergónicas.- Aquellas donde se absorbe calor y la energía la encontramos en los reactivos; siendo la EP menor que la ER, ejemplo: la fotosíntesis. 6 CO2 + 6 H20 → C6H12O6  + 602

Sistema y entorno

Se entiende por sistema, a la parte del universo objeto de estudio y entorno, a todo lo que hay alrededor del sistema.

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Tipos de sistemas:

1. Aislado, no intercambia ni materia ni energía con el entorno.
2. Cerrado, Puede intercambiar energía pero no materia.  
3. Abierto, Intercambia materia y energía.

LEYES DE LA TERMOQUÍMICA

Primera Ley: En cualquier proceso, la energía no se crea ni se destruye, solo se transforma, corresponde  a  la Ley de la conservación de la masa.

Segunda Ley: La cantidad de entropía del Universo, tiende a incrementarse en el tiempo;  es decir que el estado de la entropía asimilada a la noción de desorden o sistema, aumenta en el curso de organización siendo una transformación termodinámica real. Entropía = Equilibrio. Según la Termodinámica, define a la entropía como la relación entre el calor transmitido y la temperatura a la que se transmite de un sistema a otro.

Tercera Ley: Llamada a veces teorema o postulado de Nernst, afirma que todo proceso en un sistema físico  no  puede alcanzar el cero absoluto (°K) en un número finito de etapas; es  decir al 0°K, se detiene y la entropía alcanza un valor mínimo y constante.

Cuarta Ley o Principio cero: Establece que dos sistemas a distintas temperaturas conectados entre sí, evolucionan hasta que sus temperaturas se igualen.

INTERACIÓN ENTRE LOS CUERPOS

Fuerza de Cohesión (FC).- Es la atracción de las moléculas de dos cuerpos de la misma clase, gracias a la  polaridad diferentes.

Fuerza de Repulsión o Expansiva (FR).- Es la separación o distanciamiento de las moléculas de dos cuerpos, debido a las fuerzas electrostáticas de cargas iguales. 

ESTADOS DE LA MATERIA:

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Estado Sólido:

• FC > FR
• Sus moléculas se encuentran muy unidas
• Los espacios intermoleculares son muy pequeños
• Tienen forma y volumen definido
• A baja temperatura y presión constante, forman estructuras cristalinas y vibran.

Estado Gaseoso:

• FR>FC
• Sus moléculas se encuentran separadas
• Los espacios intermoleculares son amplios
• No tienen forma ni volumen definido
• Presentan cinematismo molecular (movimiento)
• Son comprimible, debido a que sus moléculas se pueden reajustar
• Son volátiles, es decir que viajan con el viento
• Con el calor asciende.
• Al aumentar la temperatura las partículas se mueven más deprisa y chocan con más energía contra las paredes del recipiente por lo que aumenta la presión.

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Estado Líquido:

• FC = FR
• Sus moléculas se encuentran ni muy unidas ni muy separadas
• Los espacios intermoleculares son medianos
• No tienen forma definida y su volumen lo adoptan de acuerdo a la forma del recipiente
• Aumenta su volumen al aumentar la temperatura, se dilatan
• Disminuye su volumen cuando disminuye la temperatura, se contraen.
• La línea superior es siempre horizontal

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Estado plasmático:

• Es propio de los astros y las estrellas
• Interviene una alta temperatura y una enorme velocidad
• Presentan colisión molecular (choques)
• Debido a que sus moléculas rozan entre sí, estas son destruidas constituyendo un mezcla de núcleo positivo y electrones libres que tienen la capacidad de conducir electricidad.

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FENÓMENOS FÍSICOS Y QUÍMICOS DE LA MATERIA

Fenómenos Físicos.- Son todos cambios reversibles de la materia, que no alteran las propiedades de sus componentes, es decir cambian de forma o de estado de agregación ejemplos: la formación del hielo, la sublimación del yodo, la evaporación del alcohol, tomar una fotografía, el encender un foco.

Fenómenos Químicos.- Aquellos cambios irreversibles de la materia, que alteran las propiedades de sus componentes e implican una reacción química, ejemplos:

-la combustión del metano: CH4 + O2  → CO2 + H2O

-la oxidación del hierro: Fe + O2 → Fe2O3

-la descomposición del agua: H2O → H+ +(OH) –

-Oxidación del cobre: Cu° → Cu +2

-la fermentación de una fruta, la putrefacción de un pedazo de carne.

Resumiendo son fenómenos químicos, cuando impliquen las siguientes terminologías:

• Combustión                                      - Combinación
• Oxidación                                         - Reducción
• Descomposición                               - Putrefacción
• Fermentación                                     - Hidratación

CAMBIOS FÍSICOS DE LOS ESTADOS DE LA MATERIA

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