Química 3 Medio
Profesora Cristina Díaz M. Prof. en práctica Carla Tapia Contador
GUÍA DE ESTUDIO: ENTALPÍA Nombre: ………………………………………… ………………………………………………… ……… Curso: …………………… Fecha: ……………….. Objetivos de aprendizaje: Conocer qué es la Entalpía. Conocer qué es la entalpía de formación estándar. Analizar diaramas entálpicos. Calcular la entalpía de reacción a partir de valores de entalpía de formación
Enta!"a #$% La mayor parte de los l os procesos en donde hay transferencia de calor ocurre en sistemas abiertos los cuales al ser abiertos están en contacto con la atm!sfera la cual mantiene su presi!n constante "# atm!sfera$ %sí %sí a &u'o (e caor a !res")n constante se e (enom"na *ar"ac")n o camb"o (e enta!"a #+$%. &'emplos de sistemas abiertos pueden ser nuestro cuerpo animales un cubo de hielo un laboratorio etc.
La enta!,a nos "n("ca os camb"os t-rm"cos reac"ona(os con os !rocesos u,m"cos o camb"os en os esta(os (e Toda reacci!n(uímica o cambio de estado sufre intercambios de calor es decir cambio de entalpía. a/re/ac")n. Toda Cuando hablamos de estados de a)re)aci!n nos referimos a los l os estados de la materia (ue tienen las sustancias a cierta temperatura y presi!n los estado de a)re)aci!n de la materia son s!lido lí(uido y )aseoso.
La enta!,a como !ro!"e(a( (e esta(o 0 !ro!"e(a( e1tens"*a &l cambio de entalpía entalpía es una propiedad propiedad de estado pues su *alor depende depende de su estado inicial y final. % la entalpía como propiedad de estado la podemos definir como co mo +,- ,f ,i donde ,f / entalpía final y ,i/ entalpía inicial. La entalpía es tambi0n una propiedad e1tensi*a las propiedades e1tensi*as son las (ue dependen de la cantidad de sustancia. Por e'emplo si en la reacci!n de e*aporaci!n de # mol de a)ua el cambio de entalpía es +,- 2 45 el *alor de la *ariaci!n *ariaci!n de entalpía entalpía para la e*aporaci e*aporaci!n !n de 6 moles de a)ua será/ será/ 6 1 45 -778 9' "el *alor de la entalpía para un mol de a)ua se multiplic! por los 6 mol de a)ua disponibles y así se modific! el *alor del cambio de entalpía es por esto (ue la entalpía es propiedad e1tensi*a su *alor depende de la cantidad de sustancia$.
Termou,m"ca: Termou,m"ca: Procesos en(ot-rm"cos 0 e1ot-rm"cos La termou,m"ca es un 2rea (e a termo("n2m"ca ue estu("a os camb"os t-rm"cos #camb"os (e caor% reac"ona(os con !rocesos u,m"cos 0 camb"os en e esta(o (e a/re/ac")n. Los estados de a)re)aci!n de la materia son s!lido lí(uido y )aseoso. La manera tradicional de representar un proceso termo(uímico es mediante una ecuac")n termou,m"ca baancea(a3 ue "n("ca e esta(o (e a/re/ac")n (e as sustanc"as !art"c"!antes 0 su corres!on("ente *ar"ac")n (e enta!"a. %sí por e'emplo la e*aporaci!n del a)ua se puede e1presar de la si)uiente manera/
La ecuaci!n incluye la *ariaci!n de entalpia de # mol de a)ua a 76 C la la presi!n de # atm. .Que si)nifica (ue : H sea i)ual a 28 kJ ; &l si)no positi*o y *alor de la entalpía indica (ue es una reacci!n (ue absorbe ener)ía del entorno para lle*arse a cabo por lo tanto es una reacc")n en(ot-rm"ca. &n las reacc"ones en(ot-rm"cas (on(e se absorbe caor3 e *aor (e camb"o (e enta!,a ser2 !os"t"*o por lo tanto mayor (ue cero +$ 4 5. o
o
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Las reacciones o procesos endot0rmicos las podemos representar mediante dia)ramas entalpicos/
&l dia)rama de entalpía nos muestra c!mo al principio la ener)ía t0rmica "calor$ del siste ma abierto "el a)ua$ es ba'a y (ue lue)o se fue aumentando la ener)ía debido a (ue se absorbi! calor del entorno y así el a)ua pas! a su estado )aseoso. &l proceso contrario a la reacci!n de e*aporaci!n del a)ua es la condensaci!n la cual se puede representar con la si)uiente ecuaci!n termo(uímica/
&l *alor del cambio de entalpía con si)no ne)ati*o para la reacci!n de condensaci!n del a)ua si)nifica (ue es una reacc")n e1ot-rm"ca es decir "bera ener/,a en &orma (e caor a entorno . Las reacciones o procesos e1ot0rmicos tienen un cambio o *ariaci!n de entalpía ne)ati*o es decir menor (ue cero y se representa así/ +$ 6 5 La reacc")n e1ot-rm"ca (e con(ensac")n (e a/ua se re!resenta me("ante e s"/u"ente ("a/rama ent2!"co:
na ley (ue e1presa lo dicho es la Ley de La*oisier? Laplace.
Le0 (e La*o"s"er 0 La!ace: 7Cuando un proceso ocurre en una determinada direcci!n y ba'o ciertas condiciones es posible (ue se produzca el proceso contrario. La *ariaci!n de entalpía para el proceso in*erso es la misma pero de si)no contrario@ "cumple con la ley de conser*aci!n de ener)ía$. % AB +, 8 "positi*o$ B A% +, 8 "ne)ati*o$
Enta!,a (e &ormac")n est2n(ar. La *ariaci!n o cambio de entalpía de formaci!n de una sustancia es e caor necesar"o !ara ue ocurra una reacc")n (e &ormac")n (e 8 mo (e sustanc"a3 a !art"r (e sus eementos en sus esta(os est2n(ar.la entalpía de formaci!n estándar se representa como +,f . Los elementos (ue en condiciones estándar se encuentran puros "sin mezclar con otros$ poseen una entalpía de formaci!n estándar i)ual a cero "+,f - 8$. ᵒ
ᵒ
Con("c"ones est2n(ar: Cuando hablamos de condiciones estándar nos referimos a procesos o reacciones (ue ocurren a una temperatura de 76 C y a una presi!n de # atm "atm!sfera$. %sí en condiciones estándar el o1í)eno es )aseoso E7 ")$ el aluminio s!lido %l"s$ y el metanol lí(uido C,3E, "l$ por e'emplo. ⁰
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Cuando una sustancia se presenta en la naturaleza en más de una forma alotr!pica se esco)e la forma más estable de la sustancia para representarla en una ecuaci!n (uímica. &l carbono se presenta en más de una forma en la naturaleza como )rafito y diamante y su forma más estable es el )rafito C ")raf s$.
%l)unas reacciones (uímicas de formaci!n son/
Como podemos *er en las ecuaciones termo(uímicas cada producto se forma a partir de sus elementos en su estado de a)re)aci!n. La unidad de medida para el cambio de entalpía de formaci!n estándar es 4ilo'oules kJ
por mol y se representa así/
.
mol
Cálculo de la entalpía de reacci!n "calor de reacci!n$ a partir de *alores de entalpía de formaci!n estándar de diferentes sustancias
Donde 9: &s la suma de las entalpías de formaci!n de los productos y de los reactantes. n 0 m:
∙
?7#J$ K I "2 636$ 2 " 7
?JJ I " 2636$ 2 " ?JJ I "2 636 2 ?JJ
∙−241,6 ¿
−483,2 ¿
−483,2 ¿
"?3NON6$ 45mol
K 45mol
K 45mol K 45mol
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"?JJ 2 3NON6$ 45mol ?6NO66 45mol &s una reacci!n e1ot0rmica "si)no ?$ +, 8
Dia)ramas entálpicos >n dia)rama de entalpía es un )ráfico (ue permite mostrar de un modo *isual la *ariaci!n de entalpía de una reacci!n (uímica.
F!tese c!mo en un principio de la reacci!n la entalpía era ba'a y al pro)resar la reacci!n y formarse producto la entalpía aument! esto se debe a (ue en la reacci!n (uímica se absorbi! ener)ía. !i la reacción es e"otérmica# es decir# desprende o libera calor# el diarama de entalpía tendrá la forma siuiente:
%nálisis de dia)ramas entálpicos a presi!n constante/ &n este dia)rama de entalpía tenemos en el e'e a la ener)ía t0rmica a presi!n constante (ue es lo mismo (ue calor a presi!n constante "entalpía$ y en el e'e el pro)reso de la reacci!n es decir desde reacti*os hasta la formaci!n de productos.
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"calor$ final fue menor (ue la inicial n!tese c!mo la línea celeste de la ener)ía de los productos está más aba'o (ue la de los reacti*os es decir el sistema liber! ener)ía en forma de calor por lo tanto este dia)rama o )ráfico de entalpía representa una G&%CCRSF &ETGMRC% y su cambio de entalpía será menor (ue cero teniendo si)no ne)ati*o +, 8
T%BL% D& &FT%LPU%< D& VEGM%CRSF &
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E'erc"c"os Enta!,a (e reacc")n R.
Las reacciones (uímicas (ue se dan a presi!n constante pueden liberan o absorben calor entre ellas y el entorno el cual se conoce como cambio de entalpía. Calcula la entalpía de reacci!n de las si)uientes ecuaciones termo(uímicas/ FET%/ ,%Y >&GD% Q>& LE< ELEENTOS &F <> &F% &FT%LPU% D& VEGM%CRSF RZ>%L % C&GE.
#.? Calcular la entalpia de formaci!n para la si)uiente reacci!n/ C, ")$ 2 7 E7")$ A CE7 ")$ 2 7 ,7E ")$
7.? Calcular la entalpia de formaci!n para la si)uiente reacci!n/ 7 CE ")$ 2 E7")$ A 7 CE7")$ Gespuesta/ +,- ? 778N 45mol
3.? Calcular la entalpia de formaci!n para la si)uiente reacci!n/ PCl6 ")$APCl3")$ 2 Cl7")$ Gespuesta/ +,- 2 76 9'mol
.? Calcular la entalpia de formaci!n para la si)uiente reacci!n/ C,3C,7E,"l$ 2 3 E7 ")$ A 7CE7 ")$ 2 3,7E "l$
Gespuesta / +,- ?#3J6N 9'mol
