Cómo calcular las entalpías de reacción

La entalpía está relacionada con el calor que se desprende de una reacción o que se requiere para que tenga lugar una reacción. Está relacionado con la fuerza de los enlaces en una sustancia porque hay energía potencial en esos enlaces.

Para comprender la entalpía, primero es necesario comprender la energía y la termodinámica. ¿Qué es la termodinámica? Es el cuantitativo estudio de transferencias y transformaciones de energía.

Hay muchas formas de energía: energía eléctrica, energía potencial versus energía cinética, energía química (enlace) o calor. Los átomos o moléculas pueden tener energía eléctrica en el sentido de que los electrones se pueden ganar o donar. La energía eléctrica es extremadamente importante porque el comportamiento de los electrones determina cómo reacciona un átomo, molécula o sustancia.

La energía eléctrica de moléculas se relaciona con el concepto de estabilidad: qué quieren hacer los electrones. Orbitales querer para ser llenado. Las cargas positivas y negativas se atraen entre sí para obtener el nivel de energía más bajo posible. Las partículas con la misma carga

En la formación de enlaces entre átomos, la energía se libera o se requiere. La cantidad de energía que se requiere para unir elementos se conoce como enlazar la energía.

Transferencias y transformaciones de energía:

• Las colisiones transfieren energía cinética de un objeto en movimiento a otro objeto.
• Una sustancia caliente junto a una sustancia más fría resultará en una transferencia de energía (térmica) de una a otra.
• La energía potencial se transfiere a energía cinética cuando una roca cae de una repisa. Cuando la roca golpea el suelo, su energía cinética se transforma en energía térmica.
• En una reacción de combustión, la energía química se transforma en energía térmica.
• En las reacciones que cambian la estructura molecular, se requiere o se libera energía.

La Ley de la conservación de la energía afirma que la energía no se crea ni se destruye.

La concepto de un sistema y sus alrededores en un sistema cerrado es muy importante en termodinámica. Cuando mide los cambios de temperatura, es la transferencia de energía del sistema al entorno (o viceversa) lo que está midiendo. La cantidad total de energía no cambia, solo se transfiere.

Entalpía (H) es la función termodinámica que describe el flujo de calor y se expresa en kJ / mol. Es importante tener en cuenta que la entalpía no es estrictamente una medida de calor, sino que está relacionada con la presión y el volumen, como puede ver en la siguiente fórmula.

La entalpía de formación es la diferencia de entalpía entre un compuesto y los elementos que lo componen.

H = E + pV

H = entalpía, mi = energía, pag = presión, V = volumen

Primera ley de la termodinámica establece que la energía de un sistema más su entorno permanece constante y es una suma del calor (q) y el trabajo (w) que tienen lugar en ese sistema.

ΔE = q + w

El trabajo es también un flujo de energía entre un sistema y su entorno. Una forma sencilla de visualizar el trabajo como una transferencia de energía es imaginar pistones que se mueven cuando se ejerce una fuerza sobre ellos.

Ley de Hess: Cuando hay dos o más ecuaciones químicas balanceadas para mostrar los pasos de una reacción, el cambio de entalpía para el ecuación neta es la suma del cambio en las entalpías de cada ecuación individual.

Esto apoya el hecho de que la entalpía es un función estatal, lo que significa que el camino tomado no afecta el resultado final en términos de medición de entalpía. Esto está en consonancia con la ley de conservación de la energía en la que la energía no se crea ni se destruye.

Cuando las sustancias pasan de una fase a otra (sólida, líquida, gaseosa), la transferencia de energía se puede describir con la siguiente fórmula:

q = nC_metroΔT

q = calor, norte = lunares, C__metro = capacidad calorífica molar, _Δ__T = cambio de temperatura

Capacidad calorífica específica = la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 kg de material en 1 grado Celsius

Capacidad calorífica específica molar = la cantidad de energía requerida para elevar la temperatura de 1 mol de material en 1 unidad

Ejemplo 1: Calcule el cambio de temperatura que resulta de agregar 250 J de energía térmica a 0.50 moles de mercurio.

Visualice el diagrama del sistema de calefacción y los alrededores con la dirección de la flecha que va dentro el sistema.

Usa la fórmula: q = nC_metroΔT

Como se le pide el cambio de temperatura, reorganiza la fórmula:

ΔT = q / nC_metro

Busque la capacidad calorífica molar del mercurio: 28,3 J / mol K

ΔT = 250 J / (p.50 mol) (28,3 J / mol K)
ΔT = 17,7 K

Calculando el entalpía de formación implica escribir ecuaciones químicas balanceadas y combinar el cambio de entalpía de cada paso. Debe reducir las ecuaciones de tal manera que resuelva para un solo átomo del átomo que se especifica en la pregunta. El proceso está bien definido en el siguiente ejemplo.

Ejemplo 2: Calcule el cambio de entalpía por mol de monóxido de carbono para la reacción del monóxido de carbono con oxígeno para dar dióxido de carbono.

El carbono quemado con oxígeno limitado dará como resultado monóxido de carbono (CO), sin embargo, cuando hay suficiente oxígeno, el producto será dióxido de carbono (CO₂).

2 C (s) -> + O₂ (g) -> 2 CO (g)

ΔH = -221.0 kJ

2 C (s) + O₂ (g) -> CO₂ (gramo)

ΔH = -393,5 kJ

Reorganice la primera ecuación e invierta ΔH, luego equilibre la segunda ecuación.

2 CO 9g) -> 2 C (s) + O₂ (gramo)

ΔH = +221.0 kJ

2 C (s) + 2 O₂ (g) -> 2 CO₂ (gramo)

ΔH = (2 mol) (- 393,5 kJ) = -787,0 kJ

Cancela las '2 C (s)' y la 'O₂'del lado derecho de la primera ecuación con los equivalentes en el lado izquierdo de la segunda ecuación para lograr lo siguiente:

2 CO (g) + O₂ (g) -> 2 CO₂ (gramo)

ΔH = (221,0 kJ) + (-787,0 kJ) = -566,0 kJ

Dado que la ecuación pide 1 mol de CO₂, no 2, divida todas las partes de la ecuación por 2 para lograrlo.

CO (g) + 1/2 O2 (g) -> CO2 (g)

ΔH = -566.0 kJ / 2 = -283.0 kJ

Calorimetría es la medida científica de la transferencia de calor de un sistema al entorno o viceversa. Hay dos tipos de calorímetros; uno en el que la presión permanece constante y el otro donde la presión puede cambiar. En un sistema con presión constante, si hay un cambio de volumen, entonces se ha producido un trabajo de expansión. Un escenario en el que esto puede ocurrir es cuando un proceso químico involucra gases.