TERMOQUÍMICA
REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS
Introducción
La energía
se define como la capacidad para efectuar trabajo. Todas las formas de energías
son capaces de
efectuar un trabajo, pero no todas ellas tienen la misma importancia para la
química.
La energía
tiene que ver mucho con la química. Casi toda la energía que utilizamos se obtiene
a partir de reacciones químicas. Los procesos químicos no simplemente generan
calor, también
pueden efectuar trabajo, como impulsar un taladro o dar marcha al motor de
arranque
de un
auto.
La
sociedad de hoy depende de la energía para su existencia. Algún síntoma de
escasez de esta bastaría
para sacudir la confianza de la gente y perturbar los mercados.
Pensemos
en procesos químicos que observamos en un día ordinario:
A) Comemos
alimentos con el fin de producir la energía necesaria para mantener nuestras
funciones
biológicas.
B)
Quemamos combustibles fósiles (hulla, petróleo, gas natural) con objeto de
producir
energía
eléctrica que abastece nuestros hogares y oficinas, nos lleva de un lugar a
otro en
auto,
avión o tren.
C)
Escuchamos música en reproductores MP3, celulares, laptop Tablet con baterías.
El estudio
de la energía y su transformación se conoce como termodinámica (del griego
therme, calor y
dynamis potencia). Este campo surge durante la revolución industrial cuando se
analizan las relaciones
entre calor, trabajo y el contenido energético de los combustibles, en esfuerzo
de obtener el
mayor rendimiento de la máquina de vapor.
La relación
entre cambio químico y energía se manifiesta de varias maneras. Las reacciones
químicas,
en que participan alimentos o combustibles liberan energía.
En cambio,
la descomposición del agua en hidrógeno y oxígeno requiere de un aporte de
energía eléctrica.
En esta
unidad estudiaremos las relaciones entre las reacciones químicas y los cambios
de energía en que
interviene el calor. Este aspecto de la termodinámica se determina
termoquímica.
Comprendiendo
la termoquímica.
Para poder
entrar de lleno a lo que es la termoquímica comenzaremos con una serie de
conceptos básicos y
fundamentales para comprender el tema.
Temperatura.
-es una magnitud física que refleja la cantidad de calor, ya sea de un cuerpo,
de un objeto o
del ambiente.
Calor. -
es el tipo de energía que se produce por la vibración de las moléculas y que
provoca la subida de la
temperatura. La unidad de energía calorífica que se utiliza es llamada caloría.
Caloría. -
Una caloría es la cantidad de calor necesario para elevar un grado centígrado
la
temperatura
de un gramo de agua.
Flujo
calórico. - es la cantidad de calor perdido así como ganado en la reacción (Q)
Reacción
exotérmica. - es cuando la reacción tiene perdida de calor. (-Q)
Reacción
endotérmica. -es cuando tiene ganancia de calor(+Q)
Entalpia.
- es el cambio de calor de una reacción química y se representa con el símbolo
Δ H
Entalpia
positiva. - el cambio de calor de los productos es mayor a los de los reactivos
ΔH+ (reacción endotérmica)
Entalpia
negativa. -el cambio de calor de los productos es menor al de los reactivos
ΔH- (reacción exotérmica)
.
Primera
ley de la termodinámica. - La energía no se crea ni se destruye solo se
transforma, es decir la
cantidad de materia-energía es constante en el universo.
Segunda
ley de la termodinámica. - Si bien todo el trabajo mecánico puede transformarse
en calor, no todo el
calor puede transformarse en trabajo mecánico.
Ahora sí,
entendiendo los anteriores conceptos comenzaremos con lo que nos compete
aprender y comprender,
así que ¡comenzamos!
Calor de
reacción
Es el
calor que interviene en los cambios químicos de una reacción y se representa
como ΔHr. Cabe mencionar
que contenido de un elemento antes de reaccionar es cero.
Para
calcular el calor de la reacción es necesario tomar los valores del calor de
formación (es el calor que se
requiere para la producción de un mol de un compuesto ΔHf).
Nota:
fíjate siempre en que unidades se te proporcionan los valores para que al
realizar los cálculos los
realices de manera correcta, en internet puedes consultar las tablas de entalpías
de formación para diferentes
compuestos.
Formula de
calor de reacción:
ΔHr =ƩΔHf
de los productos – ƩΔHf de los reactivos
Ejemplo:
Calcula el
calor de reacción de la siguiente reacción química.
2 CH3OH(l)
+ 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 4 H2 O(l)
Aplicando
la formula Ʃ Hr =Ʃ ΔHf de los productos – Δ Hf de los reactivos tenemos
ΔHr = [
2(-393.5 kJ/mol + 4(-285.5 kJ/mol ] – [2(-236. 7 kJ/mol + 3(0)
Δ Hr =
-787 kJ/mol -1143kJ/mol + 473.4 kJ/mol
ΔHr =
-1455.6 kJ/mol reacción exotérmica
Observa
que se consideran la cantidad de moles que participan en la reacción, los
signos de los diferentes
calores, así como también si en la reacción aparece un elemento solo su calor
es cero y por ultimo
el estado de compuestos que participan si es gas, solido o líquido.
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