BBME_U2_EA - JESSICA VERONICA MENDOZA PRADO (4)

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Universidad Abierta y a Distancia de México
División de Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales
Ingeniería en Biotecnología
Balance de materia y energía
Evidencia de Aprendizaje 
Unidad 2
Balances de energía para procesos con reacción
25 de febrero de 2022
Conceptos
Entalpia 
Es una función de estado de un gas y su valor depende del estado inicial y final del sistema. Ocurre siempre a presión constante y se representa con H. Es la suma total de la energía interna de un sistema que se expresa con U y el producto de la presión P y volumen V. Está dada por la ecuación siguiente:
H= U +PV
Al ocurrir a presión constante, el calor absorbido o perdido es igual al cambio de entalpia. A presión constante el flujo de calor para el proceso es igual al cambio de entalpia, definiéndose como ΔH=q
El análisis de q nos permite determinar si la reacción es exotérmica, es decir que libera calor, o endotérmica, si adquiere calor del medio y q>0.
La energía interna de un gas depende exclusivamente en el estado del gas y no en el proceso que produjo ese estado. La entalpia se puede expresar de forma intensiva o especifica al dividirla por la masa. 
Entalpia de reacción 
Es el cambio de entalpia que ocurre en una reacción química, es decir, el calor intercambiado con el entorno a presión constante en una reacción química, expresándose como 
ΔH=Qp
Así mismo, se considera a la entalpia estándar o normal de reacción la que ocurre bajo condiciones normales: 1 atm, T=25°C, c= 1mol/L y sus unidades son kJ/mol. 
La entalpia estándar de reacción es igual a la entalpia estándar de formación de los productos menos la entalpia estándar de formación de los reactivos. 
Problemas 
Calcular la entalpia de reacción de los procesos siguientes a presión constante 
a) Combustión de metano (CH4 (g) + O2 (g)→ CO2 (g) + H2O (g)
El primer paso es balancear la ecuación, quedando de la siguiente forma
CH4 (g) + 2O2 (g)→ CO2 (g) + 2H2O (g)
El siguiente determinar las entalpias estándar de formación, que son 75, -286, -396 para el metano, agua y dióxido de carbono. 
El despeje quedaría (-396 + 2(-286)) – 75 -286-286
La respuesta es 321 kJ
b) Descomposición del peróxido de hidrógeno por la catalasa (H2O2 (l)→ H2O (l) + O2 (g)) 
Balanceo de ecuación (2H2O2 (l)→2 H2O (l) + O2 (g)
∆Hf 0= Peróxido -178.8, Agua -285.8
2(-258.8) – 2(-178.8) = 161.6
La respuesta es -161.6 kJ 
c) Producción bacteriana de ácido acético a partir del etanol (C2H5OH + O2 → CH3COOH (l) + H2O (l))
En este caso la ecuación ya estaba balanceada
∆Hf 0= Etanol -277.7, Agua líquida -285.8, Ácido acético -484.5
Despeje -485.5 -258.8 – (-277.7) = -466.6
La respuesta es -466.6
d) Uso de la energía solar para la formación de glucosa en la fotosíntesis (H2O (l) + CO2 (g) → C6H12O6 (s)+ O2 (g)
Balanceo de ecuación (6H2O (l) + 6CO2 (g) → C6H12O6 (s)+ 6O2 (g)
∆Hf 0: Agua líquida -285.8, Dióxido de carbono -393.5, Glucosa -1273.3
Despeje -1273.3 – (6(-285.8) + 6(-393.5) = 2802.5
La respuesta es 2802.5 kJ
Conclusión 
El calculo de la entalpia nos ayuda a comprender como es que se encuentra la energía en forma de calor de un gas a una presión constante durante la medición inicial y la medición final. Por otra parte, cuando hablamos de entalpia de reacción, nos estamos refiriendo al análisis y discusión del cambio en la entalpia dentro de un sistema a presión igualmente constante cuando hay modificación en los enlaces químicos del gas, dando productos distintos a los reactantes originales. Hacer esto nos permite evaluar distintas cosas, si es probable que la formación de los productos ocurra de forma espontánea, si la formación de estos requiere inversión de calor por parte del entorno al sistema o caso contrario, si el sistema libera calor hacia el entorno al ocurrir la reacción. 
Referencias 
1. KhanAcademy (s.f.) Entalpia de enlace y entalpia de reacción. Khan Academy. Recuperado de https://es.khanacademy.org/science/ap-chemistry/thermodynamics-ap/enthalpy-tutorial-ap/a/bond-enthalpy-and-enthalpy-of-reaction
2. LibreTexts (2020) Enthalpy. Chemistry Libre Texts. Recuperado de https://chem.libretexts.org/Bookshelves/Physical_and_Theoretical_Chemistry_Textbook_Maps/Supplemental_Modules_(Physical_and_Theoretical_Chemistry)/Thermodynamics/Energies_and_Potentials/Enthalpy
3. NASA (2020) Enthalpy. NASA. Recuperado de https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/enthalpy.html
4. Ripoll, E. (2016) Entalpia de reacción. Proyecto Descartes. Recuperado de https://proyectodescartes.org/uudd/materiales_didacticos/termoquimica-JS/ental_reac.html?4&0
5. ScienceDirect. (2022) Enthalpy. ScienceDirect. Recuperado de https://www.sciencedirect.com/topics/chemistry/enthalpy
6. Tareas Plus (2013) Calculo de la entalpia de reaccion. YouTube. Recuperado de https://www.youtube.com/watch?v=QKZnGOedIBE