PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA

• Corresponde al principio de la “conservación de la energía”, que establece que la cantidad de energía en el universo es constante y por lo tanto existen transformaciones de ellas, pero no creación ni destrucción de la energía.

• Si la energía que entra en el juego en las reacciones químicas, es la calórica entonces se denominan EXOTÉRMICA (cuando se desprende calor) y ENDOTÉRMICA (cuando se absorbe calor)

ENTALPÍA Si la reacción química ocurre a presión constante y se

produce un cambio de energía calórica, éstos cambios se

conocen con el nombre de ENTALPÍA (∆H)

∆H = Q/mol La entalpia se puede definir

como el calor implicado en un

proceso físico o químico a

presión constante

∆H = Hf – Hi Si ∆H > 0 Al sistema se le ha

suministrado calor

Si ∆H < 0 El sistema desprende calor a

los alrededores

ENTALPÍA

ENERGÍA DE ENLACE (∆H formación)

H2 + O2 H2O

La energía de enlace es la energía

necesaria para romper un mol de un enlace,

en sustancias que se encuentran en estado

gaseoso y en condiciones estándar.

∆H formación = Σ ∆H enlaces que se rompen + (-) Σ ∆H enlaces que se forman

MARCO TEÓRICO FORMACIÓN DE ENLACES

∆ H enlaces que se rompen > ∆ H enlaces que se forman

REACCIÓN ENDOTÉRMICA

REACCIÓN EXOTÉRMICA

∆ H enlaces que se rompen < ∆ H enlaces que se forman

Cálculo de ∆H de formación

H2 + O2 H2O

H2 + O2 1. H2O 2 2

H – H

H – H + O = O

H – O – H

H – O – H 2.

Ruptura:

2 x H – H = 2 mol x 436 kJ/mol

1 x O = O = 1 mol x 498 kJ/mol

Formación:

4 x H – O = 4 mol x 463 kJ/mol

3.

4.

1370 kJ 1852 kJ

∆H formación = Σ ∆H reactantes + (-) Σ ∆H productos

Σ ∆H reactantes Σ ∆H productos

∆H formación = Σ ∆H reactantes + (-) Σ ∆H productos

Ruptura:

2 x H – H = 2 mol x 436 kJ/mol

1 x O = O = 1 mol x 498 kJ/mol

1370 kJ Σ ∆H reactantes

∆H formación = 1370 kJ + (-) 1852 kJ

∆H formación = - 482 kJ

3.

4.

5.

Como el signo es negativo (-) la reacción libera calor a los alrededores, por lo que podemos concluir que es una reacción exotérmica

1852 kJ Σ ∆H productos

Formación:

4 x H – O = 4 mol x 463 kJ/mol

ENLACE ENERGIA

(Kj/mol)

ENLACE ENERGIA

(kJ/mol)

C – H 412 C – I 238

C – C 348 N – H 388

C = C 612 N – N 163

C = C 837 N = N 409

C – O 360 N – O 210

C – F 484 N – F 195

C – Cl 338 O – H 463

C – Br 276 O – O 157

H – H 436 H – F 568

O = O 498 Cl – Cl 243

F – F 151 C – N 276

Entalpías de enlace (kJ/mol):

EJERCICIOS

1. N2(g) + H2(g) NH3(g)

2. C3H8 + O2 CO2 + H2O

3. C2H4 + HCℓ CH3CH2Cℓ

4. H2(g) + F2(g) HF(g)

ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN Y DE REACCIÓN

∆H°f Estado estándar p = 1 atm (a nivel del mar)

T = 25° C (grados Celsius)

La entalpía estándar de formación de cualquier elemento en su forma más estable es cero

“El cambio de calor relacionado cuando se

forma 1 mol de compuesto a partir de sus elementos a una presión 1 atm y 25°C”

ENTALPÍA ESTÁNDAR DE REACCIÓN

∆H°reacción La entalpía de una reacción que se

efectúa a 1 atm

∆H°reacción = ∑ n ∆H°f productos - ∑ n ∆H°f reactantes

∆H°r = [c∆H°f (C) + d∆H°f (D)] – [a∆H°f (A) + ∆H°f (B)]

aA + bB cC + dD

ENTALPÍA ESTÁNDAR

SUSTANCIA ∆Hº (Kj/mol) SUSTANCIA ∆Hº (Kj/mol)

Fe2(g) 0 CO2(g) -393.5

Al (s) 0 H2O(g) -241.8

Ca (s) 0 H2O(l) -285.8

CaCO3 (s) -1206.9 NO2(g) 33.2

CaO (s) -635.1 O2(g) 0

C (grafito) 0 H2(g) 0

C (diamante) 1896 I2(g) 62.2

C (g) 715 SO2(g) -296.8

CO(g) -110.5 SO3(g) -396.0

Cálculo de ∆Hºreacción

H2(g) + Cl2(g) 2HCl (g)

∆Hºr = [ 2 mol X ∆Hºf HCl(g) ] – [∆Hºf H2 + ∆Hºf Cl2(g) ]

∆Hºr = 2 mol X -92.3 Kj/mol – 0

∆Hºr = -184.6 Kj

Como ∆Hºr es negativo (-) la reacción

es exotérmica, por lo que el sistema

le entrega calor a los alrededores