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FISICOQUIMICA 2005

FISICOQUIMICA 2005. Clase Teórica 4. TERMOQUIMICA. Dr. Silvia Alvarez salvarez@ffyb.uba.ar. reacción química Sistema vaso de precipitado, tubo de ensayo, reactor. H P constante Calor U V constante. TERMOQUIMICA EL FUEGO INTERNO

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FISICOQUIMICA 2005

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Presentation Transcript

  1. FISICOQUIMICA 2005 Clase Teórica 4 TERMOQUIMICA Dr. Silvia Alvarez salvarez@ffyb.uba.ar

  2. reacción química Sistema vaso de precipitado, tubo de ensayo, reactor H P constante Calor U V constante TERMOQUIMICA EL FUEGO INTERNO Estudio del calor que acompaña a las reacciones químicas

  3. TEMARIO • Variaciones de Entalpía Estándar • Entalpías de cambios físicos • Entalpías de cambios químicos • Ley de Lavoisier-Laplace y Ley de Hess • Entalpías de Formación Estándar • Entalpía de formación estándar y estado de referencia • Entalpía de reacción en función de las entalpías de formación • Tipos de entalpías de cambios físicos y químicos • Aproximación de los grupos • Variación de las Entalpías de Reacción con la Temperatura • Calorimetría • Aplicación de cálculos y mediciones termoquímicas

  4. Sustancia pura – gas ideal Presión 101,32 kPa Temperatura especificada Estado Estándar Ejemplo: Estado estándar del etanol líquido a 298 K Productos en estado estándar Reactivos en estado estándar Entalpía Estándar H2O (l) H2O (g) Hovap (373 K) = 44 kJ/mol ENTALPIA ESTANDAR (Ho)

  5. Entalpías de cambios físicos Entalpías de transición estándar (Hotrs) o o o

  6. CH4 (g) + 2O2 (g) CO2 (g) + 2 H2O (l) Horn (298 K) = -890 kJ/mol Ecuacióntermoquímica Entalpía de un cambio químico Entalpías de reacción (Horn)

  7. Entalpía (H) Energía Interna (U) FUNCIONES DE ESTADO

  8. P Laplace (1749-1827) A Lavoisier (1743-1794) H (A B) = - H (B A) Ley de Lavoisier-Lapalace

  9. Entalpías de un cambio químico H2 (g) + ½ O2 (g) H2O (g) Horn = - 241 kJ/mol H2O (g) H2 (g) + ½ O2 (g) Horn = + 241 kJ/mol Entalpías de un cambio físico • vaporización • H2O (l) H2O (g) Hovap = + 44 kJ/mol • condensación • H2O (g) H2O (l) Hocon = - 44 kJ/mol

  10. Ley de Hess H3 A B C H1 H2 H3 = H1 + H2 GH Hess (1802-1850)

  11. a) Entalpías de un cambio físico (g) Fusión H2O (s) H2O (l) Hofus Vaporización H2O (l) H2O (g) Hovap GLOBAL Sublimación H2O (s) H2O (g) Hosub Hofus + Hovap o o (l) o (s)

  12. b) Entalpías de un cambio químico (1) 3 H2 (g) + N2 (g) H2 (g) + N2H4 (g) Horn = 95,4 kJ/mol (2) H2 (g) + N2H4 (g) 2 NH3 (g) Horn = -187,6 kJ/mol GLOBAL 3 H2 (g) + N2 (g) 2 NH3 (g) Horn = -92,2 kJ/mol

  13. CONTEXTO HISTORICO Fundamentos de la Termoquímica 1763-1783 Rev. Americana 1789-1815 Rev. Francesa 1815-1848 Rev. Nacionalismo Liberal 1712-1866 1ºRev. Industrial 1784- A Lavoisier-P Laplace 1798- conde B Rumford 1840- GH Hess 1840- JR Mayer 1878- JP Joule

  14. ESTADO DE REFERENCIA estado mas estable Temperatura especificada 101,23 kPa Hof de los elementos en su estado de referencia es igual a cero ENTALPIA DE FORMACION ESTANDAR (Hof) Entalpía estándar de la reacción de formación de un compuesto a partir de sus elementos en sus estados de referencia Ejemplo: 6 C (grafito) + 3 H2 (g) C6H6 (l) Hof = 49,0 kJ/mol

  15. productos Horn reactivos Entalpía, H elementos Entalpía de reacción en función de las entalpías de formación

  16. Horn =   Hof -   Hof productos reactivos

  17. TIPOS DE ENTALPIAS DE CAMBIOS FISICOS Y QUIMICOS • Entalpías de reacción • Entalpías de combustión • Entalpías de atomización, Entalpías de enlace • Entalpías de disolución, Entalpías de dilución, Entalpías de ionización • Entalpías de cambio de fase

  18. ENTALPIA DE DILUCION Entalpía de dilución del H2SO4 a 25oC

  19. H2 (g) 2 H (g) Hoe = 435 kJ/mol ENTALPIAS MEDIAS DE ENLACE Entalpía del proceso asociado a la ruptura de un enlace A-B

  20. MoléculaspoliatómicasH2O H-OH (g) H (g) + OH (g) Ho= 499 kJ/mol O-H (g) H (g) + O (g) Ho = 428 kJ/mol Entalpía de enlace O-H Promedio de los dos valores anteriores La utilización de entalpías de enlace para estimar la entalpía de reacción es menos precisa que el uso de entalpías de formación

  21. molécula grupos termoquímicos Átomos o grupos físicos de átomos unidos por lo menos a otros dos átomos Hofsuma de las contribuciones asociadas a todos los grupos termoquímicos en los que se puede dividir la molécula APROXIMACION DE LOS GRUPOS TERMOQUIMICOS SW Benson Bond Energies J. Chem. Educ. 42: 502-518, 1965; Thermochemical kinetics. New York, Wiley, 1976, 320 p.

  22. Grupos termoquímicos Grupo Ho(kJ/mol) Cp (J/K mol) C(H)3(C) -42,2 25,9 C(H)2(C)2 -20,7 22,8 C(H) (C) 3 -6,91 18,7 C (C) 4 + 8,16 18,2

  23. Ejemplo: Estimar Hofa 298 K del hexano en fase gas Descomposición de la molécula en grupos 2 x C(H)3(C) 2 x (-42,2) kJ/mol 4 x C(H)2 (C)2 4 x (-20,7) kJ/mol C6H14 (g) -167,2 kJ/mol Hofa 298 K del hexano en fase gas

  24. BIBLIOGRAFIA • • Química Física, P Atkins, 6ta edición, Ed. Omega 1998, Capítulo 2 • • Fisicoquímica, DW Ball, Ed.Thomson 2004, Capítulo 2 • Entalpías de Enlace, S Alvarez y A Boveris, Temas de Fisicoquímica, 2005

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