TERMOQUÍMICA

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TERMOQUÍMICA
“Intercambios de calor en las transformaciones químicas.”
“Cuando se producen reacciones químicas se libera o absorbe energía.”
Si la reacción libera calor es EXOTERMICA
Si la reacción requiere calor es ENDOTÉRMICA
“Ésta energía proviene de la ruptura y formación de las uniones químicas.” Pero también
sucede en los cambios de estado.
VARIACIÓN DE ENTALPÍA, ∆H
“Es la variación de energía, o energía intercambiada en forma de calor cuando se produce
una transformación química a presión constante.”
Convención de Signos
Reacción
exotérmica
Reacción
endotérmica
∆H<0
∆H>0
Libera calor
Absorbe calor
TRANSFORMACIONES ENDOTÉRMICAS
La variación de entalpía correspondiente a la síntesis de óxido de aluminio es de -1676
kJ/mol. Esto significa que por cada mol de óxido que se forman se liberan 1676 kJ (a 25°C
y 1 atm de presión). Por el contrario, en el proceso de obtención de aluminio a partir de la
bauxita se absorben 1676 kJ por cada mol de óxido que se descompone. Esta reacción es
endotérmica (∆H >0, el sistema absorbe calor).
Puede calcularse la cantidad de energía necesaria para obtener 10 kg de aluminio:
Al2O3(s)
2Al(s) + 3/2O2(g), ∆H = 1676 kJ
Para obtener 2 moles (54 gramos) se necesitan 1676 kJ
54 gr Al
1676 kJ
10000 gr Al
x = 310370 kJ
Con esta energía funcionan 600 computadoras personales durante 1 hora. La obtención
del aluminio desde el punto de vista energético es muy cara, si se recicla se puede ahorrar
un 91 % de energía.
Problemas de Aplicación:
1. ¿Qué energía es necesaria para formar 12 kg de SO3 cuando para la formación de
cada mol se liberan -396 kJ?
2. La formación de 1 mol de H2O libera -287,5 kJ ¿Qué energía se necesita para formar 64 kg?
3. Si la ∆H es de 173,8 kJ/mol, calculen la cantidad de energía que es necesario entregar al carbonato de calcio para obtener el contenido de una bolsa de 50 kg de cal
(CaO).
4. El calor de combustión del etanol es de -1371 kJ/mol. Si se quema 70 ml de una bebida que contiene 38% v/v de alcohol: ¿Qué cantidad de calor se libera? ¿Qué volumen de CO2 se formó?
2 CO2(g) + 3 H2O(l)
C2H6O(l) + 3 O2(g)
PRIMERA LEY DE LA TERMOQUÍMICA
“El calor absorbido (o liberado) al producirse una reacción química es igual al calor liberado (o absorbido) cuando se lleva a cabo la reacción en sentido inverso.”
5. El CO2 se forma a partir del grafito y oxígeno en una reacción que puede ser reversible y si es de formación libera -393,5 kJ/mol. ¿Cuántos kJ son necesarios para obtener 7 Kg de O2?
SEGUNDA LEY DE LA TERMOQUÍMICA O LEY DE HESS
“El calor intercambiado al producirse una reacción química es el mismo, independientemente de si la transformación se lleva a cabo en una o varias etapas.”
Profesor Walter Fernández
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∆H1 = ∆H2 + ∆H3
Problemas de aplicación:
Dadas las siguientes ecuaciones:
1) H2(g) + ½ O2
H2O(g) ∆H1 = -241,8 kJ
2) H2(g) + ½ O2
H2O(l) ∆H2 = -285,8 kJ
Calcular la energía de vaporización del agua
H2O(g)
H2O(g) ∆H3 = ¿?
∆H1 = ∆H2 + ∆H3; se despeja ∆H3 y reemplaza con los datos; ∆H3 = ∆H1 - ∆H2;
∆H3 = -241,8 kJ + 285,8 kJ; ∆H3 = 44 kJ (ojo con los signos)
6. Calcular la ∆H de la combustión del metanol cuya ecuación es:
CH3-OH(l) + 3/2 O2(g)
CO2(g) + 2H2O(l) ∆H = ¿?
Datos:
CO(g) + 2H2(g)
CH3-OH(l) ∆H = -132,5 kJ
H2(g) + 1/2O2(g)
H2O(l)
∆H = -285,8 kJ
CO(g) + 1/2O2(g)
CO2(g)
∆H = -283 Kj
Tengan en cuenta que en la ecuación de combustión el metanol es un reactivo, entonces
deben cambiar el signo ya que la ecuación se invierte. Fíjense la cantidad de moléculas de
agua que se forman.
7. Dados los datos de las ∆H de combustión de las siguientes sustancias:
H2 = -286 kJ/mol
CH4 = -890 kJ/mol
C8H18 = -5471 kJ/mol
Calculen la entalpía de combustión por gramo (∆H/gr) también llamada entalpía específica
de combustión para las 3 sustancias. En función de los resultados obtenidos ¿Cuál de las 3
sustancias utilizarían como combustible de cohetes espaciales? siendo importante no excederse con la cantidad de masa que se transporta.
Reacción exergónica: Cuando la transformación química ocurre en forma espontánea, sin
necesidad de energía.
Reacción endergónica: Cuando la reacción se produce con aumento de la energía libre, necesita de ésta para producirse.
Resolver
8. Siendo la ∆H de formación del cloruro de plata, AgCl (s) de -127 kJ ¿Qué energía
será necesaria para formar 27 kg?
9. Siendo la ∆H de formación del carbonato de calcio, CaCO3 (s) de -1207,1 kJ ¿Cuántos kg se formarán a partir de 8600 kJ?
10. Siendo la ∆H de formación del óxido de calcio (cal), CaO (s) de -635,5 kJ ¿Qué
energía será necesaria para formar 25 tn?
11. Siendo la ∆H de formación del dióxido de carbono, CO2 (g) de -393,5 kJ ¿Cuántos
litros se formarán a partir de 3500 kJ? Densidad aproximada 0,354.
12. Siendo la ∆H de formación del metano, CH4 (g) de -74,85 kJ ¿Qué energía será necesaria para formar 2800 litros? Densidad aproximada 0,373.
13. Siendo la ∆H de formación del etanol, C2H5OH(s) de -277,7 kJ ¿Cuántos litros se
formarán a partir de 9870 kJ? Densidad aproximada 0,735.
14. Siendo la ∆H de formación del Bromo gaseoso, Br2 (g) de 159,82 kJ ¿Qué energía
será necesaria para formar 25 litros? Densidad aproximada 0,345.
15. Siendo la ∆H de formación del diamante, C (s) de 1,88 kJ ¿Cuántos kg se formarán
a partir de 18200 kJ?
Profesor Walter Fernández
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Profesor Walter Fernández