VARIACION DE ENTALPIA

INTRODUCCION:

Podemos imaginar un sistema formado por un solo componente y dos fases, por ejemplo, un trozo de hielo flotando en una cierta cantidad de agua líquida, dicho sistema tendrá sólo un grado de libertad, de acuerdo a la regla de las fases de Gibbs, esto significa que para describir un estado intensivo sólo requerimos definir una variable intensiva, ya sea T o P. En un equilibrio sólido-líquido, podemos por ejemplo, modificar la temperatura a la que están en equilibrio las fases, pero una vez elegida la temperatura, la presión quedará fija. Ese punto caracterizado por la temperatura y la presión se llama punto de fusión. Una sucesión de puntos de fusión forman una línea de transición sólido-líquido o simplemente línea de fusión, a lo largo de esta línea coexisten en equilibrio ambas fases. En el caso del agua la línea de fusión va desde 273.16K y 611Pa que es el punto triple (hielo I-líquido- gas), hasta 251.15K y 207.5MPa que corresponde al punto triple (hielo I-hielo III-líquido). Una transición de fase ocurre por una transferencia de calor entre el sistema y los alrededores, pero sin movernos de la línea de transición, así un cambio de fase ocurre a temperatura y presión constante y suele ir acompañado por cambios en distintas propiedades, como por ejemplo el volumen, la entropía, y en especial estamos interesados en el cambio de entalpía, al que algunas veces se le llama calor latente, que es igual a la transferencia de calor que mencionamos arriba.

La entalpía de fusión o calor de fusión (ΔHfus) es la cantidad de energía necesaria para hacer que un mol de un elemento que se encuentre en su punto de fusión pase del estado sólido al líquido, a presión constante. En otras palabras, es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Es una magnitud de termodinámica (H), cantidad de energía que se puede intercambiar.

La entalpía de fusión es un calor latente ya que durante el proceso de cambio de estado no se da un cambio apreciable de temperatura. El calor es completamente invertido en modificar la estructura del material para dar movilidad a sus unidades moleculares. Para estudiar la energía necesaria para el cambio de sólido a líquido se hace referencia a la unidad de masa el parámetro empleado es el «calor específico de fusión» en cal/g o J/g. Sin embargo cuando se quiere hacer referencia a la unidad absorbida por mol de sustancia en cambio de estado se emplea la «entalpía de fusión» en KJ/mol.

VARIACION DE ENTALPIA

La determinación de la energía de enlace nos sirve para predecir si una reacción es exotérmica o endotérmica dependiendo de la estabilidad de las moléculas en reactivos y productos considerando que la ruptura de enlaces requiere energía y la formación de nuevos enlaces, libera energía.

Muchas veces, como vimos anteriormente, no es posible determinar con exactitud las entalpías de enlace de moléculas poliatómicas, debido a la diversidad de condiciones químicas que se presentan y sólo podemos obtener cálculos aproximados de las entalpías.

Resulta más conveniente calcular la variación de la entalpía de reacción, a partir de las entalpías estándares de formación de reactivos y productos. La entalpía estándar de formación ∆H0f, es el cambio de energía que se produce cuando un mol de un compuesto se forma a partir de sus elementos, a presión de una atmósfera y temperatura de 25 °C. El exponente 0 nos indica estas condiciones de presión y temperatura, las que se conocen, como condiciones estándares.

Estas entalpías se calculan experimentalmente en un calorímetro a presión constante y por convención, a los elementos que existen en más de una forma en condiciones estándares, la más estable, tiene una entalpía de formación igual a cero.

Si se conocen las entalpías estándares de formación de reactivos y productos, se puede calcular la entalpía estándar de reacción ∆H0r, con más exactitud.

Si se tiene una reacción:

aA + bB → cC + dD

La entalpía estándar de reacción, está dada por:

∆H0r = ∑∆H(productos) - ∑∆H(reactivos)

Los cambios de entalpía que se producen en las reacciones químicas se pueden determinar por:

· El método directo.

· El método indirecto (Ley de Hess).

EL MÉTODO DIRECTO.

Este método se utiliza cuando las reacciones químicas se completan de manera sencilla, sin productos secundarios que interfieran en la determinación de la entalpía estándar de formación en un calorímetro a presión constante.

Los valores obtenidos de las entalpías de formación ∆H0f, están reportados en tablas y nos sirven para determinar la entalpía de reacción a partir de ellos empleando la ecuación anterior. Encontrarás la tabla de datos termodinámicos al final de esta sección.

EL MÉTODO INDIRECTO

Ley de Hess, esté método tiene aplicación, cuando en las reacciones químicas se producen compuestos secundarios que no tienen interés, cuando se llevan a cabo con demasiada lentitud o los compuestos no se pueden sintetizar a partir de sus elementos, lo que imposibilita hacer una medición de manera directa de la entalpía, como en el método anterior.

En estas circunstancias, los cambios de entalpía se pueden calcular tomando valores de reacciones bien conocidas y aplicar La Ley de Hess.

La Ley de Hess dice: Cuando en una reacción química los reactivos se convierten en productos, la variación de la entalpía es el mismo independientemente de que se verifique la reacción en un paso o en una serie de pasos. Esto significa que, si se separa una reacción en una serie de reacciones con valores de entalpía de reacción conocidos, se puede calcular ∆H0reacción para la reacción original.

CALORIMETRO

Un calorímetro es un objeto utilizado para la calorimetría, o el proceso de medir el calor de las reacciones químicas o cambios físicos, así como la capacidad de calor. Calorímetro diferencial de barrido, microcalorímetros isotérmicas, calorímetros de titulación y calorímetros ritmo acelerado se encuentran entre los tipos más comunes. Un calorímetro sencillo simplemente consiste en un termómetro conectado a un contenedor de metal lleno de agua

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