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Termodinamica

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  • 1. LAS REACCIONES QUIMICAS Y LA ENERGÍA LIC. FABIÁN ORTIZ GRADO DÉCIMO 2011 INSTITUCION EDUCATIVA “CIUDAD DE ASÍS” Religiosas Franciscanas de M.I. Pre-escolar – Básica y Media Técnica Comercial Aprobado por Decreto No. 0591 de 06 de diciembre de 2002 – NIT: 846000257-5 Carrera 18 No. 8-83 B. San Francisco de Asís - Teléfono: 4228117 www.ieciudaddeasis.edu.co - E-Mail: [email_address] Puerto Asís, Putumayo «Vivencia de valores hacia personas integras e investigadoras»
  • 2. ¿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.
  • 3. CONTENIDO 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
  • 4. Termodinámica : Rama de la Física que estudia el calor, el trabajo, la energía y los cambios que ellos producen en los estados de los sistemas.
  • 5. CONCEPTOS BÁSICOS. Sistema : Parte del universo que es objeto de estudio. Entorno, alrededores, medio ambiente : Resto del universo Abierto Cerrado Aislado Tipos de sistemas Puede intercambiar Materia Energía Materia Materia Energía
  • 6. 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
  • 7. Cuando alguna de las variables de estado cambia con el tiempo  PROCESO termodinámico
    • 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).
    Tipos de procesos
    • Isotermo (T = cte)
    • Isóbaro (P = cte)
    • Isócoro (V = cte)
    • Adiabático (Q = 0)
    • Cíclico (estado final = estado inicial)
  • 8. 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 reacción y se refiere siempre a una cantidad de reactivo o de producto. 1. CALOR DE REACCIÓN
  • 9. 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
  • 10. 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)
  • 11. INTERCAMBIO DE CALOR EN LAS REACCIONES REACCIONES EXOTERMICAS Durante una reacción química puede producirse o liberarse energía. Ej: La combustión REACCIONES ENDOTERMICAS Cuando el sistema químico absorbe energía del medio para que una reacción química pueda llevarse a termino. Ej: La fotosíntesis 6CO 2 + 6H 2 O + ENERGÍA C 6 H 12 O 6 + 60 2
  • 12. 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 Δ H Δ H = H productos – H reactivos = Calor de reacción
  • 13. Δ H > 0 Reacción Endotérmica Δ H < 0 Reacción Exotérmica Δ H = H PRODUCTOS – H REACTIVOS = CALOR DE REACCIÓN
  • 14. EJEMPLO Calcular la entalpía de descomposición del CaCO 3 en CaO y CO 2 Si la entalpía de formación a 25ºC de CaCO 3 es igual a -1.207,1 kJ/mol, la del CaO es -635,5 kJ/mol y la del CO 2 es -393,7 kJ/mol. Primero se escribe la ecuación de descomposición. CaCO 3 CaO y CO 2 Δ H = H productos – H reactivos Δ H = (-635,5 -393,7) – (-1.207,1) Δ H = 177.9 kJ/mol El valor positivo indica que la Reacción es exotérmica.
  • 15. 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 . Δ t Q= Calor absorbido c= Calor específico Δ t = (temperatura final – temperatura inicial)
  • 16. Ejemplo: La combustión del metano (CH 4 ) 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 . Δ t Q = 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 . 10 3 calorías La combustión de una mol de metano proporciona 212,8 . 10 3 calorías al agua, es decir: Δ H por mol de metano quemado es - 212,8 Kcal, por lo tanto la reacción es EXOTERMICA