TALLER DE QUÍMICA INORGANICA

TAREA 3 TRABAJO COLABORATIVO No.2

El nitrato de amonio es una sal formada por iones de nitrato y de amonio. Su fórmula es NH4NO3. Se trata de un compuesto incoloro e higroscópico, altamente soluble en agua. Es explosivo y autodetonante en ausencia de agua o aplicación de calor o fuego. Es usado como abono y ocasionalmente como explosivo. El nitrato de amonio se obtiene por neutralización de ácido nítrico con hidróxido de amonio tras la evaporación del agua:

〖NH〗_4 (OH)_t+HNO_3t→NH_4 NO_3s+H_2 O v

a. Calcular ΔG°R, ΔH°R y ΔS°R

b. Asumir que ΔH°R y ΔS°R se mantienen constantes. Realizar una tabla de ΔGR para varias temperaturas y graficar. Analizar los resultados obtenidos en relación al incremento de la temperatura.

c. ¿Será una reacción exotérmica y espontánea a temperatura ambiente?

DESARROLLO

a). ∆H_R^° esta dada por la diferencia entre la entalpia de los productos y la de los reactantes.

∆H_R^° = H_productos-H_reactantes=[H_(NH_(4NO_s ))^°+H_(H_2 O)^° ]-[H_(NH_4OH)^°+H_(HNO_3)^° ]

Buscamos estandares de formacion (entalpias), ∆H^° f, entropias absolutas estandares, S^°, y energias libres estandares de formacion, ∆G^° f ; tanto para los productos como para los reactantes en su estado, y reemplazamos en la formula; obteniendo:

∆H_R^° =[-365.6+(-241.8)]—[-87,59+(-173,2)]=-346,61 KJ/mol

∆S_R^°=[S_pro^°-S_reac^° ]=[S_(NH_(4NO_3 ))^°+S_(H_2 O)^° ]-[S_(NH_4OH)^°+S_(〖HNO〗_3)^° ]

=[-365.6-188.7]-[43+155.6]=-752.9 J/mol^° K

∆S_R^°=752.9 J/(〖mol〗^° K) (1KJ/(1000 J))=-0.7529 KJ/mol^° K

∆G_R^°=∆H^°-T(∆S^° )=-346.61 Kj/mol-298.15^° K(-0.7529 KJ/(mol^° K))=-571.0871 KJ/mol

a 〖25〗^° C=298.15^° K

b) Si ∆H^°,∆S^° se mantienen constantes.

Tabla ∆G^° para varias temperaturas

°_(C ) T °_K ∆H

KJ / mol ∆S

KJ / mol^° K ∆G

KJ / mol

0 273.15 - 346.11 - 0.7529 - 141.12

20 293.15 - 346.11 - 0.7529 - 126.07

25 298.15 - 346.11 - 0.7529 - 122.31

50 303.15 - 346.11 - 0.7529 - 118.55

Es mejor tomar temperaturas distantes: 0^° C=273.15°K→∆G°=376,75

50°C=323,15°K→∆G°=-282,17

-∆G

376,75

282,17

0 25°C 50°C t

273,15°K

Podemos observar que cuando ∆H y ∆S tienen el mismo signo, es la temperatura la que determina el signo de ∆G y por consiguiente la espontaneidad de la reacción.

c) ∆G< 0 espontanea

=0 Sin cambio neto, sistema en equilibrio

>0 No espontaneo

Examinamos ∆G°=∆H-t∆S

Cuando ∆H es negativa: la reacción es exotérmica y ∆S es positiva, entonces ∆G debe ser negativa menor que cero, lo que indica un proceso espontaneo

La inyección de caliza es el sistema más avanzado para la eliminación del SO2 del gas de chimenea. Se han realizado unos veinte programas de planta piloto. En uno de los procesos, se inyecta caliza en forma pulverizada al fogón, donde se descompone de acuerdo con la siguiente reacción:

CaCO_3 →/(T elevada) CaO+CO_2

La cal resultante (CaO) reacciona a elevada temperatura con el SO2 y el exceso de O2 en el fogón, formándose sulfato de calcio:

2CaO+2SO_2+O_2→2CaSO_4

El CaSO4, resultante, el CaO y el SO2, que no han reaccionado, así como las cenizas flotantes, son absorbidos en el agua de un purificador húmedo. En él, la reacción entre el CaO y el SO2, sigue dando CaSO4. Esta última sustancia en esta sólido y las cenizas volátiles, se recogen y eliminan. El problema principal de esta técnica es la tendencia de las sales de calcio, como el CaSO4, a depositarse en las superficies de los purificadores y del equipo asociado. Los rasgos especialmente atractivos de este sistema incluyen los bajos costos de los absorbentes, así como el hecho que los productos finales en su mayor parte yeso puedan eliminarse con un reducido efecto adverso para el medio ambiente.

Si una empresa que utiliza carbón lignito después de realizar un estudio de emisiones, encuentra que no está cumpliendo con la normatividad ambiental, donde el límite máximo permisible para óxidos de azufre es de 500 mg/m3

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