Fund.QuíM.Cap6b

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  • 1. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA
  • 2. VI. Termoquímica
    • VI.1. Términos básicos en termoquímica
    • VI.2. Calor y trabajo
    • VI.3. Primera ley de la termodinámica
    • VI.4. Ley de Hess
  • 3. Entalpía
    • En los cambios químicos pueden estar involucrados calor y también trabajo.
    • El trabajo generalmente es mecánico, pero también puede ser p.ej. eléctrico.
    • Si en una reacción “al aire libre” se produce gas no se aprecia la realización de trabajo que se está haciendo.
  • 4. Entalpía
    • 2 HCl (aq) + Zn (s) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g)
    • P se mantiene igual a la atmosférica (el pistón no pesa)
    • El gas formado realiza trabajo w sobre el entorno:
    • w = - P Δ V trabajo de presión-volumen ( P-V ). Si Δ V >0;
    • w < 0: realizado por el sistema sobre el entorno.
  • 5. Entalpía
    • Entalpía ( H ) (gr. entapein = calentar): propiedad asociable a cambios calóricos. Así: flujo de calor en cambios químicos que se efectúan a presión constante cuando no se efectúa más trabajo que el P-V .
    • H es una f. de estado: H = E + PV porque E, P, y V lo son.
    • Δ H = Δ E + P Δ V (a P constante)
    • Como w = - P Δ V ; Δ H = Δ E - w de donde Δ H = q p ( Δ E = q + w )
    • q p : calor ganado (+) o perdido (-) a presión constante.
    • Generalmente P Δ V es muy pequeño
  • 6. Entalpía
    • Indique el signo del cambio de entalpía, Δ H , en cada uno de los procesos siguientes que se efectúan a presión atmosférica, e indique si el proceso es endotérmico o exotérmico.
    • Un cubito de hielo se derrite
    • 1 g de butano (C 4 H 10 ) se quema en suficiente oxígeno para lograr la combustión completa.
    • Una bola de boliche se deja caer desde una altura de 3 m a una cubeta de arena
  • 7. Ley de Hess
    • “ Si una reacción se efectúa en una serie de pasos, el calor involucrado Δ H será igual a la suma de los cambios de entalpía de los pasos individuales”
  • 8. Ley de Hess
    • Ejemplo: La entalpía de combustión de C a CO 2 es -395,5 kJ/mol de C, y la entalpía de combustión de CO a CO 2 es -283,0 kJ/mol de CO. Calcule la entalpía de combustión de C a CO.
    • C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -395,5 kJ
    • CO(g) + ½ O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -283,0 kJ
    • Invirtiendo la segunda y sumando:
    • C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -395,5 kJ
    • CO 2 (g) CO(g) + ½ O 2 (g) Δ H = +283,0 kJ
    • C(s) + ½ O 2 (g) CO(g) Δ H = -110,5 kJ
  • 9. Ley de Hess
    • Ejemplo:
    • CH 4 (s) + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O Δ H 1
    • Se puede suponer que esta reacción se realiza en los pasos:
    • CH 4 (s) + 1 ½ O 2 CO + 2 H 2 O Δ H 2
    • CO + ½ O 2 CO 2 Δ H 3
    • Δ H 1 = Δ H 2 + Δ H 3
  • 10. Aplicaciones. La energía de los alimentos.
    • Descomposición de la glucosa en el intestino:
    • C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O Δ H 0 = -2803 kJ
    • Las grasas también producen CO 2 , H 2 O y energía:
    • [reacción de la estearina]
    • 2C 57 H 110 O 6 (s) + 163 O 2 114 CO 2 + 110 H 2 O Δ H 0 = -75,520 kJ
    • El cuerpo aprovecha la energía de los alimentos para mantener la temperatura, contraer músculos y reparar tejidos.
    • Las grasas producen más energía por gramo que las proteínas o los carbohidratos.
  • 11. Aplicaciones. La energía de los alimentos.
    • Composición y valor energético de algunos alimentos comunes.
  • 12. Aplicaciones. La energía de los alimentos.
    • Se requiere aproximadamente 100 kJ por kilogramo de peso corporal al día para mantener el cuerpo funcionando a un nivel mínimo.
    • Una persona de 70 kg gastga unos 800 kJ/h al efectuar trabajo ligero.
  • 13. Aplicaciones. Combustibles.
    • La combustión competa de combustibles produce CO 2 y H 2 O. Cuanto mayor sea el % de C e H, mayor será su valor energético.