Termodinámica

Sistemas• Abiertos: intercambian m y E• Cerrados: intercambian solo m• Aislados: no hay intercambio

Propiedades:

• Intensivas: no dependen de la masa• Extensivas: dependen de la masa

Funciones de estado

Independientes de la trayectoria. Ej: P, V, T, E, H, S, etc.

Calor y Trabajo no son funciones de estado

1° principio de la Termodinámica

ΔE interna = q + w

Q , W <0 → sistema entrega al medio >0 → medio entrega al sistema

Procesos Espontáneos y no espontáneos

Ninguno viola el 1° principio, pero solo uno de los casos es espontáneo

Proceso exotérmico no es necesariamente espontáneo

Ej : H2O (l) → H2O (s) DH0 = -6.01 kJ

No es espontáneo por encima de 0°C

2° Principio de la termodinámicaLa entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo y permanece inalterada en un proceso de equilibrio.

DSuniv = DSsis + DS medio > 0 Espontáneo

DSuniv = DSsis + DS medio = 0 Equilibrio

Entropía : medida del desorden de un sistema

Ssólido < Slíquido << Sgas

Procesos con aumento de entropía

aA ( ) + bB( ) cC ( )+ dD( )

DS0rn dS0(D)cS0(C)= [ + ] - bS0(B)aS0(A)[ + ]

DS0

rnnS0(productos)= S mS0(reactivos)S-

Entropía estándar de reacción (DS0 ) Cambio de entropía para una reacción realizada en 1 atm y 25°C.

S0(CO) = 197.9 J/K•mol

S0(O2) = 205.0 J/K•mol

S0(CO2) = 213.6 J/K•mol

DS0rxn = 2 x S0(CO2) – [2 x S0(CO) + S0 (O2)]

DS0

rxn= 427.2 – [395.8 + 205.0] = -173.6 J/K•mol

¿Cuál es el cambio de entropía estándar para la reacción siguiente a 250°C? 2CO (g) + O2 (g) 2CO2 (g)

3° Principio de la Termodinámica: La entropía de una sustancia cristalina perfecta es 0 a 0 K

Energía libre de GibbsG = H –TS

Para un proceso a Temperatura constante:

DG = DHsis –TDSsis

• DG < La reacción es espontánea • DG > La reacción no es espontánea • DG < La reacción está en equilibrio

DG = DH – TDS

<0 >0 Siempre espontánea

(∆G negativa a toda T) <0 < 0 Espontáneo a bajas T>o >0 Espontáneo a altas T

>0 <0 No espontánea a ninguna T

2C6H6 (l) + 15O2 (g) 12CO2 (g) + 6H2O (l)

DG0rxn

nDG0 (productos)f=S mDG0 (reactivos)fS-

¿Cuál es el cambio de energía libre estándar para la reacción siguiente a 25 °C?

DG0rxn 6DG0 (H2O)f12DG0 (CO2)f= [ + ] - 2DG0 (C6H6)f[ ]

DG0rxn = [ 12x–394.4 + 6x–237.2 ] – [ 2x124.5 ] = -6405 kJ

¿Es la reacción espontánea a 25 0C?

DG0 = -6405 kJ < 0 Espontánea

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