Download Archivo 2 TERMOQUIMICA. - Gdofisicoquimica

Definición de Fisicoquímica
La fisicoquímica estudia las leyes, y está compuesta por:
1.- cinética química
2.- Cinética de superficies y coloides
3.- Termodinámica
4.- Química nuclear
5.- Química cuántica
6.- Mecánica estadística
7.- Fotoquímica
Termodinámica
Es una ciencia basada en leyes generales inferidas del experimento,
independientemente de cualquier “modelo” microscópico de la materia. Su
objetivo es, a partir de unos postulados (Leyes de la termodinámica), obtener
relaciones entre propiedades macroscópicas de la materia, cuando ésta se
somete a toda variedad de procesos.
El desarrollo y aplicaciones de la termodinámica depende del estado físico de
la materia, la temperatura y la presión, existen reacciones endotérmicas que
absorben calor y reacciones exotérmicas que eliminan calor.
Sistema termodinámico
Un sistema termodinámico está constituido por cierta cantidad de materia o
energía delimitada por una frontera, separando al sistema del resto del
universo físico. Esta frontera en la mayoría de los casos, está constituida por
las paredes del recipiente que contiene al sistema.
Alrededores
La parte del universo que reacciona con el sistema constituye sus alrededores,
la interacción entre el sistema y sus alrededores estará caracterizada por los
intercambios mutuos, de masa y energía en sus diversas formas, la energía
puede intercambiarse por medios mecánicos o no mecánicos, esto es por
procesos de calentamiento o enfriamiento.
En el caso de que un sistema este contenido en un recipiente, lo cual es una
situación común en termodinámica, el grado de interacción con sus alrededores
dependerá de la naturaleza de sus paredes:
a) Paredes adiabáticas, son aquellas que no permiten que un sistema
modifique su grado relativo de calentamiento. Los llamados aislante
térmicos a nivel comercial son excelente ejemplos de materiales con
esta propiedad, como la madera, el asbesto etc.
b) Paredes diatérmicas, son aquellas que permiten interacciones que
modifican el grado relativo de calentamiento. Los metales son materiales
que constituyen excelentes paredes diatérmicas.
En virtud de la naturaleza de las paredes, los sistemas termodinámicos se
pueden clasificar en:
1.- Sistema abierto- tiene paredes que permiten el intercambio de materia y
energía.
2.- Sistema cerrado- tiene paredes impermeables al paso de la materia pero
permite el intercambio de energía
3.- Sistema aislado- no intercambia ni materia ni energía.
Termoquímica
Es la rama de la química que estudia el intercambio energético de un sistema
químico con el exterior., es decir, estudia el calor (energía) involucrada en una
reacción química y sus transformaciones físicas. Su objetivo es la
determinación de las cantidades de energía calorífica cedida o captada en los
distintos procesos y el desarrollo de métodos de cálculo de dichos reajustes
sin recurrir a la experimentación.
Las unidades de energía más generales son : caloría, julios y la kilocaloría (que
equivale mil calorías).
Desde el punto de vista práctico es esencial conocer si en una reacción
específica hay absorción o desprendimiento de calor y en qué proporción, con
la finalidad de extraer o suministrar el necesario.
Si la energía química de los reaccionantes es mayor que la de los productos se
produce una liberación de calor durante el desarrollo de la reacción, en caso
contrario se necesita una adición de calor. Esto hace que las reacciones se
clasifiquen:
a) Endotérmicas: son sistemas químicos en donde los reactivos requieren o
absorben calor para que puedan reaccionar entre ellos y producir
productos.
Por ejemplo:
H2O
+ Cl2 --------------------------------------- 2HCl
+ ½O
+ 27.36 Kcal. (calor absorbido)
b) Exotérmicas: son sistemas químicos que evolucionan de reactivos a
productos despendiendo energía.
Por ejemplo
C
+
O2 ----------------------------- CO2
- 94.05 Kcal. (calor liberado)
Ecuaciones Termoquímicas
El calor asociado con un proceso depende no sólo de sí el cambio se efectúa a
presión y volumen constante, sino también de las cantidades de sustancias
consideradas, su estado físico etc.
En termoquímica las reacciones químicas se escriben como ecuaciones donde
además de las fórmulas de los componentes se especifica la cantidad de calor
implicada a la temperatura de la reacción, y el estado físico de los reactivos y
productos mediante símbolos "s" para sólidos, "g" para gases, "l" para líquidos
y "ac" para fases acuosas.
El calor de una reacción, QR, usualmente se expresa para la reacción en
sentido derecho y su signo indica si la reacción es exotérmica o endotérmica,
de acuerdo a que si
Reacción exotérmica: QR < 0
Reacción endotérmica: QR > 0
Por ejemplo:
La siguiente reacción está escrita en forma de ecuación termoquímica porque
se expresan los estados de sus componentes y el calor de reacción en
condiciones estándares. Se entiende que 492.6 KJ es la cantidad de calor
requerido en la reacción, por cada mol de óxido férrico que reacciona en estado
sólido a 25'C y 1 atmósfera de presión Termoquímica
Fe2O3 (s) + 3C(grafito)
↔
2Fe(s) +
3CO(g)
QR = 492,6 KJ/mol
La siguiente reacción escrita en forma termoquímica:
2H2S(g) + Fe(s)
↔
FeS2(s) +
2H2(g)
QR = -137 KJ/mol
Y muestra que es exotérmica y que por cada 2 moles de sulfuro de hidrógeno
en forma gaseosa que reaccionan se liberan 137 KJ de calor en condiciones
estándares, indicado esto mediante el superíndice colocado sobre el símbolo.