Reacción exotérmica : desprenden energía. Reacción endotérmica : absorben energía

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TERMOQUÍMICA

Es un hecho experimental que en toda reacción química se produce una variación de energía:

 Queremos descomponer óxido de mercurio (II) en mercurio y oxígeno, lo tenemos que calentar pues el proceso absorbe energía.

Al reaccionar el ácido sulfúrico con limaduras de hierro formándose sulfato de hierro (II) e hidrógeno se desprende energía en forma de calor.

En una pila a partir de una reacción química se obtiene energía eléctrica . POR TANTO

Todas las reacciones químicas van acompañadas de intercambios de energía, bien porque desprenden energía o bien porque absorben energía.

La Termoquímica es la parte de la química que estudia este calor absorbido o desprendido en las reacciones químicas.

Las reacciones se clasifican en :

Las reacciones químicas pueden llevarse a cabo a volumen o a presión constante. Sin embargo, la mayor parte de las reacciones se producen a presión constante pues ocurren en recipientes abiertos a la atmosfera (en ellos la presión es la atmosférica). Estos procesos a presión constante se llama isobáricos y son los que vamos a trabajar.

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CALOR DE REACCION

En una reacción química que se lleva a cabo a presión constante, la energía absorbida o desprendida en ella , se le llama variación de entalpía ∆H. Por el criterio de signos que vamos a usar, la energía desprendida es negativa y la absorbida es positiva , por lo tanto:

Ecuación termoquímica:

Son aquellas en las que indicamos además de los reactivos , productos, coeficientes estequiométricos , se indica el calor absorbido o desprendido en el proceso:

Reacción exotérmica : desprenden energía Reacción endotérmica : absorben energía

Reacción exotérmica: ∆H< 0 Reacción endotérmica : ∆H> 0

C3 H6 + O2 → CO2 + H2O ∆H = - 2180 KJ Exotérmica I2 + H2 → 2HI ∆H = 28,8 Kcal Endotérmica

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La unidad de la entalpía en el sistema internacional es el JULIO (J).

Entalpía normal o estandar de formación de un compuesto: ∆Hf0 , también

llamado calor de formación, a la energía desprendida o absorbida cuando se forma un mol de un compuesto a partir de sus elementos en sus estados más estables.

El superíndice indica que la presión es 1 atm y la temperatura 25ºC. Se le asigna un valor cero a la entalpía de formación de los elementos.

Estas entalpías de formación son útiles para calcular el calor de una reacción. MÉTODOS DE CÁLCULO DEL CALOR DE UNA REACCIÓN

A partir de las entalpías de formación de productos y reactivos.

LEY DE HESS

La ley de Hess se puede enunciar diciendo que:

“ Si una reacción se puede expresar como suma de otras, su calor de reacción será la suma de las energías de las reacciones combinadas” Por ejemplo:

Queremos calcular la energía de la reacción: C + ½ O 2 → CO ∆H??

Y conocemos las siguientes:

Nota: En toda ecuación termoquímica si queremos cambiarla de sentido, sólo tenemos que cambiarla de signo. Si queremos multiplicarla por 2, 3 ..

tendremos que multiplicar también el calor de la reacción.  Energías de enlace

∆H0

reacción = ∆H 0f (productos) - ∆H0 f( reactivos)

Donde “n” es el número de moles de cada reactivo y producto.

C + O2 → CO2 ∆H 0 -394 KJ (I) CO + ½ O2 → CO2 ∆H = -283 KJ (II)

Vemos que podemos obtener ecuación de la reacción de entalpía desconocida:

C + O2 → CO2 ∆H = -394 KJ CO2 →CO + ½ O2 ∆H = 283 KJ

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El calor de una reacción también se puede hacer usando la energía o entalpía de enlace: energía necesaria para romper un mol de enlaces .En toda reacción química se rompen enlaces en los reactivos y se forman en los productos

Nota: ni: nº de enlaces rotos o formados

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EJERCICIOS TERMOQUÍMICA

1 .La combustión del acetileno C2H2 (g) produce dióxido de carbono y agua. Calcular: a ) La entalpía de la reacción de combustión del acetileno; b) el calor producido al quemar 1 Kg de acetileno.

Datos: ΔHof (C2H2(g)) = 224 kJ/mol ; ΔHo

f (CO2(g)) = -394 kJ/mol ΔH0

f (H2O(l)) = -285 kJ/mol

2. El naftaleno (C10H8) es un compuesto aromático sólido que se vende para combatir la polilla. La combustión completa de este compuesto a 25 ºC y 1 atm desprende 5154 kJ.mol-1. Calcula la entalpía estándar de formación del

naftaleno e interpreta su signo.

Datos: ΔH0f (H2O(l)) = -285 kJ.mol-1 ; ΔH0

f (CO2(g)) = -394 kJ.mol-1 3. a) Calcule el calor de formación del acetileno (C2H2). b) Que volumen de dióxido de carbono medido a 30ºoC y presión atmosférica (1 atm) se producirá en la combustión de 200 g de acetileno?

Datos: ΔHof (C2H2(g)) = 224 kJ/mol ; ΔHo

f (CO2(g)) = -394 kJ/mol ΔH0

f (H2O(l)) = -285 kJ/mol

4. Las entalpías de formación del butano (C4H10), dióxido de carbono y agua a 1 atm y 25 ºC son -125 kJ.mol-1, -394 kJ.mol-1 y -285 kJ.mol-1,

respectivamente. Calcula: a) La entalpía estándar de combustión del butano; b) El calor que subministra una bombona que contiene 6 kg de butano; c) El volumen de oxígeno, medido en CN, que se consumirá en la combustión del butano contenido en la bombona.

5. Las entalpías estándar de combustión do C (s) y C6H6 (l) son -393 e -3301 KJ/mol, respectivamente, y la de formación do H2O (l) vale -285 kJ/mol. Calcule: a) La entalpía estándar de formación del benceno (C6H6); b) El calor, expresado en kJ, necesario para la obtención de 1,0 Kg de benceno.

6. El calor que se desprende en el siguiente proceso: 3 C2H2 (g) → C6H6 (l) es - 631 kJ.Calcule: a) La entalpía estándar de combustión del benceno (C6H6) sabiendo que l a entalpía estándar de combustión del etino (C2H2) es -1302 kJ.mol-1; b) El volumen de etino, medido a 25 ºC e 15 atm, necesario para obtener 0,25 L de benceno.

Dato: D benceno = 950 g.L-1

7.La entalpía de formación del tolueno C7H8 (g) es de 49,95 KJ/mol y las entalpías de formación del CO2 (g) y H2O (l) son, respectivamente, -393,14 y -285,56 kJ/mol.

a) Calcula la entalpía de combustión del tolueno gas. b) ¿Cuántos kJ se desprenden en la combustión completa de 23 g de tolueno?

8. Calcula: a) La entalpía de combustión estándar del metano (CH4); b)El volumen de metano en condiciones estándar que es necesario quemar para producir una energía de 4600 kJ. Datos: ΔHo

f(CH4(g)) = - 75 kJ.mol-1 ΔHof(CO2(g)) = - 394 kJ.mol-1 ΔHo

f(H2O(l)) = - 285 kJ.mol-1 9. Calcula la entalpía estándar da reacción:

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a partir de las entalpías de enlace: ΔH(C-H) = 414 kJ.mol-1 ΔH(C-Cl) = 330 kJ.mol-1 ΔH(Cl-Cl) = 244 kJ.mol-1 ΔH(H-Cl) = 430 kJ.mol-1

10. El amoníaco es un gas que se utiliza en la fabricación de fertilizantes. Determina la entalpía de formación del amoníaco teniendo en cuenta los siguientes valores de las entalpías de enlace: ΔH (H-H) = 436,4 kJ.mol-1 ΔH (N-H) = 389 kJ.mol-1 ΔH(N≡N) = 945 kJ.mol-1

11. Con los siguientes datos, calcula la entalpía estándar de la reacción de formación del agua .

Datos: ΔH (H-H) = 436,4 kJ.mol-1 ΔH(O=O) = 498,7 kJ.mol-1 ΔH (O-H) = 460,0 kJ.mol-1

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