Fund.QuíM.Cap6b

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Fund.QuíM.Cap6b

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

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