MATERIA QUIMICA NOMBRE DE LA MAESTRO ING.LUIS EMILIO

MATERIA
QUIMICA
NOMBRE DE LA MAESTRO
ING.LUIS EMILIO TREJO GARMENDA
NOMBRE DE LOS ALUMNOS;
DE LOERA TOBBON JOSE NUKARIAN
TRABAJO
UNIDAD 5
CARRERA
ING INDUSTRIAL
GRADO
1ER SEMESTRE
SALÓN
106
TURNO
Vespertino
FECHA DE ENTREGA
1 DE DICIEMBRE 2010
LA TERMOQUIMICA
Esta estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones
químicas es parte de la Termodinámica que estudia las interconversiones
del calor y otras formas de energía, es la rama que estudia los cambios de
energía calórica que acompañan a las reacciones químicas en pocas
palabras.( la energía absorbida por un sistema cuando los productos de
una reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes)
Su función es determinar las cantidades de energía desprendida o
absorbida un ejemplo es el calor durante una transformación, así como
desarrollar métodos de cálculo de dichos movimientos de calor sin usar la
experimentación
El calor que se transfiere durante una reacción química depende de la
trayectoria seguida. Sin embargo, generalmente las reacciones químicas
se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio. La situación
más frecuente es la de las reacciones químicas realizadas a P=cte, en
ellas el calor transferido es el cambio de entalpía que acompaña a la
reacción (entalpía de reacción) es una función de estado, luego su
variación no depende de la trayectoria
. Esta trata sobre Los cambios en energía que se manifiestan como la
entalpía (calor medido a presión constante) de reacción, DH Si la reacción
libera calor se dice que es exotérmica y si absorbe calor se dice que es
endotérmica. Estos cambios energéticos se deben al rompimiento y la
formación de enlaces durante la reacción química. El rompimiento de
enlaces es un proceso endotérmico y la formación de enlaces es un
proceso exotérmico y el, resultado de la combinacion se le denomina La
entalpía de la reacción
Las medidas de calor se llevan a cabo en un calorímetro, aparato que
impide el intercambio de calor entre el ambiente y el sistema . la energía
de un sistema tendrá una componente térmica y otra componente química
o estructural:
ET = componente térmica o energía térmica
EQ = componente química o energía química
ES= energía del sistema = ET + EQ
la energía de un sistema puede ser evaluada de acuerdo al tipo de
proceso con que se trabaja como E o como H, p siempre existirá una
componente térmica y otra química.
Se puede plantear:
qV = ∆E = ∆ET + ∆EQ
qP = ∆H = ∆H T + ∆HQ
Esto significa que en cualquier proceso, ya sea isobárico o isócrono, el
calor intercambiado con el entorno puede provenir de la variación de
energía de su componente térmico o del químico.(su interrelación con el
sistema-entorno o medio ambiente.)
Los cambios de energías de un sistema pueden ser evaluados de acuerdo
al tipo de proceso con que se trabaja tomando en cuenta
E (energía interna, si es a volumen constante)
H (entalpía, a presión constante)
Siempre existirá una componente térmica y otra química.
LEYES DE LA TERMOQUÍMICA





ley de conservación de la energía
Ley de Lavoisier y Laplace
Ley de Hess
Ley de Kirchhoff
Ley del calor de mezcla
CALOR DE REACCION
Es la energía absorbida por un sistema cuando los productos de una
reacción se llevan a la misma temperatura de los reactantes. Para una
definición completa de los estados termodinámicos de los Productos y de
los reactantes, Es necesario especificar la presión. Si se toma la misma
presión para ambos, el calor de reacción es igual al cambio de entalpía del
sistema, DH r.
Qr= DHr
Los calores de reacción se calculan a partir de los calores de formación.
El calor de reacción: es el cambio de energía que se presenta del
rompimiento o formación de enlaces químico este se expresa
generalmente en términos de calorías o kilocalorías (Kcal).en la actualidad
se utiliza el joule (J) como medida de energía cuando se habla de cambios
químicos.
Este puede recibir diferentes nombres según el tipo de cambio que se
produce en la reacción:
Calor de formación
Calor de combustión
Calor de neutralización
La rama estudia los cambios de energía calórica que acompañan a las
reacciones químicas. Cuando se determina el calor de reacción , se
conoce la cantidad de calor liberada o absorbida en una reacción a la
misma temperatura de los reaccionantes. Si en la reacción química se
produce absorción de energía se denomina endotérmica, y si hay, lo
contrario, liberación de energía se denomina exotérmica.
Entalpía, simbolizado con la letra H, debes saber que es el calor liberado o
absorbido en una reacción por una presión constante, este se determina
calculando la variación de calor entre las sustancias resultantes y las
reaccionantes.
Esta determinación se denomina variación de entalpía, VH. El signo de
éste resultado o valor señala si hubo liberación de calor o absorción del
mismo. El valor arrojado por esta diferencia o variación indica que tanto los
reaccionantes como los productos contienen calor que es característico de
su masa. El contenido de calor es una medida de la energía que está
acumulada por una sustancia durante su formación.
Si el valor de la variación de entalpía es positivo, hubo absorción de calor
durante la reacción; y si es negativo significa lo contrario, que hubo
liberación de calor.
ENTALPIA
Cantidad para tratar el calor absorbido o liberado a presión constante y es
denotada con el símbolo H. Al igual que la energía interna, la entalpía es
una función de estado; la entalpía de un sistema no depende de la historia
del sistema, sino sólo de su condición actual.
Cuando se habla de energía interna, no la podemos medir en el sistema,
pero sí podemos medir el cambio de energía interna E, de forma similar no
podemos medir la entalpía de un sistema, pero si podemos medir el
cambio de entalpía, que es representado con el símbolo H. El cambio de
entalpía, H, es igual al calor, qp, que el sistema gana o pierde cuando el
proceso se lleva a cabo a presión constante: H= q p
El subíndice P del calor q indica el caso especial en el que la presión es
constante. Sólo en esta condición especial de presión constante el calor
que se transfiere es igual al cambio de entalpía. Puesto que
H es el símbolo de entalpia que equivale a una cantidad de calor, el signo
de H indica la dirección de la transferencia de calor durante un proceso
que ocurre a presión constante. Un valor positivo de H (y, por ende, un
valor positivo de qp), indica que el sistema gana calor de su entorno y que
el proceso es endotérmico. Si H es negativo, el sistema liberó calor al
entorno en un proceso exotérmico, la cantidad de energía que un sistema
puede intercambiar con su entorno.
 Endotérmica: La entalpia es Positiva, el compuesto recibe energía.
 Exotérmica: Aquí la Entalpia es Negativa ya que el compuesto libera
energía.
En pocas palabras es la suma de la energía interna (U), energía que posee
una sustancia debida al movimiento y posición de sus partículas a nivel
atómico, y la energía mecánica asociada a la presión (p).
Donde:
H es la entalpía (en julios)
U es la energía interna (en julios)
p es la presión del sistema (en pascales)
V es el volumen del sistema (en metros cúbicos
Esta recibe diferentes denominaciones según el proceso:
Entalpía de reacción
Entalpía de formación
Entalpía de combustión
Entalpía de disolución,
Entalpía de enlace
ENTALPIA DE REACCIÓN: Es el calor absorbido o desprendido durante
una reacción química, a presión constante.
ENTALPÍA DE FORMACIÓN: Es el calor necesario para formar una mol de
una sustancia, a presión constante y a partir de los elementos que la
constituyen.
Ejemplo:
H2 (g) + ½ O2 (g) = > H2O + 68.3Kcal
Cuando se forma una mol de agua (18 g) a partir de hidrógeno y oxígeno
se producen 68.3 Kcal. lo que se denomina entalpía de formación del
agua.
ENTALPÍA DE COMBUSTIÓN: Es el calor liberado, a presión constante,
cuando se quema una mol de sustancia.
Ejemplo:
CH4 (g) + 2O2 (g) => 2CO2 (g) + 2H2O (l) ΔH = -212.8 Kcal
ENTALPÍA ESTANDAR DE DISOLUCIÓN
Entalpía padrón de disolución a la variación de entalpía (ΔH0) involucrada
en la disolución de 1 mol de determinada sustancia en una cantidad de
agua suficiente para que la solución obtenida sea diluida.
El proceso de disolución de una sustancia en agua se da en dos fases,
cada una involucrando respectivamente un ΔH1 y un ΔH2, siendo que:
ΔH0 disolución = ΔH1 + ΔH2.
1°) Rompimiento de los enlaces interatómicos en compuestos iónicos o
capaces de formar iones intermoleculares en compuestos covalentes. Esta
face es siempre endotérmica.
2°) Hidratación de las partículas (iones) del soluto. El involucramiento
ordenado de las moléculas de agua alrededor de las partículas (iones) del
soluto es siempre un proceso exotérmico
Así podemos concluir:
ENERGÍA
Puede ser transferida por diferentes mecanismos, entre los cuales son:
 La radiación
 La conducción
 La convección
La energía que puede intercambiar un cuerpo con su entorno depende del tipo de
transformación que se efectúe sobre ese cuerpo y por tanto depende del camino.
Los cuerpos no tienen calor, sino energía interna. El calor es parte de dicha energía
interna (energía calorífica) transferida de un sistema a otro, lo que sucede con la
condición de que estén a diferente temperatura.
CALOR DE FORMACION
El cambio de calor que resulta de la formación de un mol de un compuesto
a partir de sus elementos en sus estados estándar y se expresa en J/mol o
en kJ/mol indicado con el superíndice (°), se refiere a la condición de 1
atm de presión. Si un elemento existe en más de una forma en condiciones
estándar, se utiliza la forma más estable del elemento para la H°f se
encuentranreacción de formación. Un gran número de valores de
registrados en Tablas, generalmente a 25 °C
la variación de entalpía (ΔH0f ) involucrada en la reacción de formación de
1 mol de moléculas de determinada sustancia, a partir de sustancias
simples en condiciones estándar. la entalpía estándar de formación de
cualquier sustancia simple en condiciones estándar es igual a cero..
CALOR DE SOLUCIÓN
Disoluciones:
Endotérmicas
libera calor
Exotérmicas
absorbe calor
Cuando se disuelve un soluto en un disolvente, en general, se produce un
intercambio de energía que se manifiesta en un aumento o disminución de
la temperatura del sistema. El calor absorbido o liberado se denomina
calor de disolución. Si el proceso de disolución es exotérmico, se libera
calor y la temperatura del sistema aumenta. Si el proceso es endotérmico,
se absorbe calor y la temperatura del sistema disminuye.
En una disolución exotérmica la energía del disolvente más la del soluto,
por separado, es mayor que la energía del disolvente y el soluto una vez
mezclados. La diferencia de energía es lo que conocemos como calor de
disolución o entalpía de disolución (cuando el proceso tiene lugar a presión
constante). En este caso es una entalpía negativa, puesto que en el estado
final el sistema tiene menos energía que el inicial.
En una disolución endotérmica ocurre lo contrario, la energía del estado
inicial (soluto y disolvente por separado) es menor que la energía del
estado final (la disolución). la entalpía es positiva.
FUENTES DE CALOR
Existen 4 fuentes de calor:
Nuclear: Producto de la fisiones o fusiones nucleares.
Química: Producto de ciertas reacciones. Ejemplos: Calor de
solución, calentamiento espontaneo.
Mecánica: Producto de la fricción y los trabajos. Ejemplos: Calor o
chispas por fricción.
Eléctrica: Producto del flujo de energía. Ejemplos: Calor por arco
eléctrico, calentamiento por resistencia.
ELECTROQUIMICA
Esta estudia las reacciones químicas producidas por acción de la corriente
eléctrica (electrólisis) así como la producción de una corriente eléctrica
mediante reacciones químicas (pilas, acumuladores),
Es una rama de la química que estudia la transformación entre la energía
Eléctrica y la energía química. En otras palabras, las reacciones químicas
que se dan en la interface de un conductor eléctrico (llamado electrodo,
que puede ser un metal o un semiconductor) y un conductor iónico (el
Electrolito) pudiendo ser una disolución y en algunos casos especiales, un
Sólido.
Es el estudio de las reacciones químicas que producen efectos eléctricos y
de los fenómenos químicos causados por la acción de las corrientes o
voltajes.
Energía eléctrica
Energía química
Las reacciones químicas donde se produce una transferencia de
electrones entre moléculas se conocen como reacciones redox
y su importancia en la electroquímica es vital QUE ESTAS GENERAN
ELECTRICIDAD
La Electrólisis se refiere a las reacciones químicas que se producen por
acción de una corriente eléctrica. La otra sección se refiere a aquellas
reacciones químicas que generan una corriente eléctrica, éste proceso se
lleva a cabo en una celda o pila galvánica es un dispositivo para producir
energía eléctrica a partir de una reacción redox. La principal característica
de la celda voltaica es la pared porosa que separa las dos soluciones
evitando que se mezclen. La pared es porosa para que los iones la
atraviesen.
La hemicelda del ánodo adquiere un exceso de iones de Zn positivos
(para mantener la neutralidad eléctrica necesita iones negativos), al mismo
tiempo, la hemicelda del cátodo consume iones de Cu (para mantener la
neutralidad, éste debe eliminar iones negativos)
.Los iones SO4= atraviesan la pared porosa para satisfacer la neutralidad
eléctrica de ambas hemiceldas.
Esta aprovecha la electricidad de la reacción química espontánea para
encender una lamparita, es decir, convierte energía potencial química en
energía eléctrica Las tiras de cinc y cobre, dentro de disoluciones de ácido
sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente, actúan como
electrodos (el derecho actúa como cátodo y el izquierdo como ánodo).
El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a los electrones
fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones. Cuando el
circuito entre los dos sistemas se completa (como se muestra a la
derecha), la reacción genera una corriente eléctrica.
Obsérvese que el metal de la tira de cinc se consume (oxidación) y la tira
desaparece. La tira de cobre crece al reaccionar los electrones con la
disolución de sulfato de cobre para producir metal adicional (reducción). Si
se sustituye la lamparita por una batería la reacción de una se invertirá,
creando una celda electrolítica,
Convirtiendo:
Energía eléctrica
en
Energía potencial química
Este es un dispositivo para producir energía eléctrica a partir de una
reacción redox. La principal característica de la celda voltaica es la pared
porosa que separa las dos soluciones evitando que se mezclen. La pared
es porosa para que los iones la atraviesen. La hemicelda del ánodo
adquiere un exceso de iones de Zn positivos (para mantener la neutralidad
eléctrica necesita iones negativos), al mismo tiempo, la hemicelda del
cátodo consume iones de Cu (para mantener la neutralidad, éste debe
eliminar iones negativos).Los iones SO4= atraviesan la pared porosa para
satisfacer la neutralidad eléctrica de ambas hemiceldas.
Los tipos de celdas más comunes son: las pilas y el acumulador de plomo.
LAS CELDAS VOLTAICAS
Las celdas voltaicas o galvánicas son celdas electroquímicas en las cuales
las reacciones espontáneas de óxido-reducción producen energía
eléctrica. Las dos semirreacciones están separadas por lo que se fuerza a
que se produzca la transferencia electrónica
Mediante el paso de los electrones por un circuito externo. Así se obtiene
energía eléctrica utilizable. Son celdas voltaicas las pilas secas que
comúnmente empleamos en radios, juguetes, flashes fotográficos, etc. Las
baterías de los automóviles también lo son.
Una celda voltaica aprovecha la electricidad de la reacción química
espontánea para encender una lamparita, es decir, convierte energía
potencial química en energía eléctrica, las tiras de cinc y cobre, dentro de
disoluciones de ácido sulfúrico diluido y sulfato de cobre respectivamente,
actúan como electrodos (el derecho actúa como cátodo y el izquierdo
como ánodo). El puente salino (en este caso cloruro de potasio) permite a
los electrones fluir entre las cubetas sin que se mezclen las disoluciones.
Cuando el circuito entre los dos sistemas se completa, la reacción genera
una corriente eléctrica.
Los tipos de celdas
 Las pilas
 El acumulador de plomo.
Potenciales: No hay manera de medir la energía potencial de una
hemicelda, sin embargo, la diferencia de potencial entre dos hemiceldas de
una celda voltaica puede medirse con un voltímetro. Esta diferencia de
potencial es una medida de la tendencia relativa de las dos sustancias
para absorber electrones. Si a la hemicelda de cobre se le asigna
arbitrariamente un potencial de cero, se dice que la hemicelda de cinc
tiene un potencial de -1,10 v , el signo negativo, indica que es menos
probable que los iones de cinc absorban electrones que los iones cobre.
Una batería se compone de una o más celdas voltaicas. Cuando las celdas
están conectadas en serie (con la terminal positiva de una conectada a la
terminal negativa de otra).
Se puede decir que una celda voltaica posee una fuerza electromotriz
(fem) que mueve los electrones del ánodo al cátodo a través del circuito
externo. El origen de la fem es una diferencia de energía potencial entre
los dos electrodos de la celda. La fem de la celda se llama potencial de
celda, E celda y se mide en volts.
El potencial de celda en condiciones estándar se conoce como la estándar
o potencial estándar de celda, y se denota como Eºcelda.
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