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    Fund.QuíM.Cap6b Fund.QuíM.Cap6b Presentation Transcript

    • FUNDAMENTOS DE QUÍMICA
    • 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
    • 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.
    • 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.
    • 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
    • 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
    • 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”
    • 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
    • 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
    • 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.
    • Aplicaciones. La energía de los alimentos.
      • Composición y valor energético de algunos alimentos comunes.
    • 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.
    • 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.