termodinamica
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LAS REACCIONES QUIMICAS Y LA ENERGÍALIC. FABIÁN ORTIZ
GRADO DÉCIMO
2011
INSTITUCION EDUCATIVA “CIUDAD DE ASÍS”Religiosas Franciscanas de M.I.
Pre-escolar – Básica y Media Técnica ComercialAprobado por Decreto No. 0591 de 06 de diciembre de 2002 – NIT: 846000257-5
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Puerto Asís, Putumayo
«Vivencia de valores hacia personas integras e investigadoras»
¿Qué nos interesa de una reacción química?¿Qué nos interesa de una reacción química?
Cuando se produce una reacción química, no solo hay una transformación de una sustancia en otra, sino que también ocurre un cambio energético.
CONTENIDOCONTENIDO
Conceptos Básicos
1. Calor de reacción
2. Unidades para expresar la energía de una reacción
3. Intercambio de calor en una reacción
- Reacciones endotérmicas
- Reacciones exotérmicas
3. Entalpía (Contenido calorífico)
4. Ecuaciones Termoquímicas
Termodinámica:
Rama de la Física que estudia el calor, el trabajo, la energía y los cambiosque ellos producen en los estados
de los sistemas.
CONCEPTOS BÁSICOS.CONCEPTOS BÁSICOS.
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo
Abierto Cerrado Aislado
Tipos de sistemas
Puedeintercambiar
MateriaEnergía
Materia MateriaEnergía
Los sistemas se presentan de diferentes formas ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
(p.ej: T, P, V, m, , composición química, ...)
Intensivas Extensivas
Tipos de variables
• No dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: T, P, • No son aditivas
• Dependen de la cantidad de materia del sistema• Ej: m, V• Son aditivas
Cuando alguna de las variables de estado cambia con el tiempo
PROCESO termodinámico
Tipos deprocesos
• Isotermo (T = cte)• Isóbaro (P = cte)• Isócoro (V = cte)• Adiabático (Q = 0)• Cíclico (estado final = estado inicial)
•Reversible (sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio; un cambio infinitesimal en las condiciones puede invertir el proceso)• Irreversible (Un cambio infinitesimal en las condiciones no produce un cambio de sentido en la transformación).
Siempre que se da una reacción química se produce un intercambio de energía entre los reactivos, los productos y el medio ambiente.
El calor liberado o absorbido durante una reacción se llama calor de calor de reacción reacción y se refiere siempre a una cantidad de reactivo o de producto.
1. CALOR DE REACCIÓN
UNIDADES PARA EXPRESAR LA ENERGIA EN UNA REACCIÓN
La energía que entra en juego en una reacción química se halla, por lo general, en forma de energía calorífica y en menor medida como energía lumínica o de otro tipo. El calor es una forma de energía asociada con el movimiento de las moléculas. En el S.I. el calor de reacción se mide en julios (J). No obstante, tradicionalmente se usa la kilocaloría (Kcal) definida como la cantidad de calor necesaria para elevar en 1ºC la temperatura de un gramo de agua
EQUIVALENCIAS
1 kcal = 4.184 KJ
1 cal = 4,184 J
1 kcal _ 1.000 cal
1BTU = 252 cal
BTU = Unidad térmica británica. (cantidad de calor para elevar en 1ºF la temperatura de una libra de agua)
INTERCAMBIO DE CALOR EN LAS REACCIONES
REACCIONES EXOTERMICAS Durante una reacción química puede producirse o liberarse energía.Ej: La combustión
REACCIONES ENDOTERMICASCuando el sistema químico absorbe energía del medio para que una reacción química pueda llevarse a termino.Ej: La fotosíntesis6CO2 + 6H2O + ENERGÍA C6H12O6 + 602
CONTENIDO CALORÍFICO O ENTALPIA
La ganancia o perdida de calor durante una reacción química se puede atribuir a un cambio en el contenido calorífico de las sustancias involucradas en el proceso.El contenido calorífico total de una sustancia se llama entalpia, y se simboliza con la letra H.La entalpia no se puede medir directamente no se puede medir directamente. Sin embargo es posible medir el calor producido o consumido mediante la diferencia entre la entalpia de los productos y la entalpia de los reactivos. Este cambio de entalpia se simboliza con ΔH
ΔH = H productos – H reactivos = Calor de reacción
ΔH > 0 Reacción Endotérmica
ΔH < 0 Reacción Exotérmica
ΔH = H PRODUCTOS – H REACTIVOS = CALOR DE REACCIÓN
EJEMPLOCalcular la entalpía de descomposición del CaCO3 en CaO y CO2
Si la entalpía de formación a 25ºC de CaCO3 es igual a-1.207,1 kJ/mol, la del CaO es -635,5 kJ/mol y la del CO2 es -393,7 kJ/mol.
Primero se escribe la ecuación de descomposición.CaCO3 CaO y CO2
ΔH = H productos – H reactivosΔH = (-635,5 -393,7) – (-1.207,1)
ΔH = 177.9 kJ/mol
El valor positivo indica que la Reacción es exotérmica.
CALOR ESPECIFICO (C)Calor necesario para elevar la Tº de un gramo de sustancia, en 1ºC se expresa como calorías/gramo.grado
Q = m . c . ΔtQ= Calor absorbido
c= Calor específico
Δt = (temperatura final – temperatura inicial)
Ejemplo: La combustión del metano (CH4) se lleva a cabo en un calorímetro con lo cual todo el calor desprendido se absorbe por el agua. Supongamos que al quemar 1 mol de metano, la Tº de 4,0 . 10 3 g de agua se eleva de 25ºC a 78,2ºC
Q = m . c . ΔtQ = 4,0 . 10 3 g x 1,00 cal/g .ºC x (78,2ºC – 25ºC)
Q = 4,0 . 10 3 g x 1,00 cal/g .ºC x 53,2ºC
Q = 212,8 . 103 calorías
La combustión de una mol de metano proporciona 212,8 . 103 calorías al agua, es decir: ΔH por mol de metano quemado es -212,8 Kcal, por lo tanto la reacción es EXOTERMICA