Cap 6-Introd y termoquímica

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QUÍMICA GENERAL II
Preparado por: Cristina Romero
2020A
PRESENTACIÓN
OBJETIVO
• NO ES SOLO PASAR DE SEMESTRE!!
• Ser crítico y proactivo
• Tener sentido común!!
Normas del curso
- Respeto mutuo.
- Puntualidad.
- Trabajo en equipo: En talleres o deberes TODOS trabajan. NO HAY TRABAJOS INDIVIDUALES!!
- Intento de copia o copia; en cualquier evaluación (trabajo, prueba, taller o examen) obtendrá una 
nota de cero y una sanción de acuerdo a las bases legales de la EPN:
ESTATUTO DE LA ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL / CÓDIGO DE ÉTICA
ART. 60.- Las sanciones que se aplicarán a las faltas, de acuerdo a su gravedad y reincidencia, sin 
perjuicio de las acciones legales a que hubiere lugar, son: 
a) Amonestación; 
b) Pérdida total o parcial de los créditos aprobados en el semestre de la falta; 
c) Expulsión temporal; 
d) Expulsión definitiva. 
Normas del curso
Reglamento de Régimen Académico de la EPN. Art 74 
BIBLIOGRAFÍA
1. Chang, Raymond. Química. 11va edición. Ed. Mc Graw-Hill. 
México 2004.
2. Buchelli, F. Fundamentos de Química 2. 3ra edición. Ed. Rodin. 
Ecuador. 2009. 
QUÍMICA II - FIQA - EPN
CONTENIDO
1. TERMOQUÍMICA (prueba 1)
2. CINETICA QUÍMICA (prueba 2)
3. EQUILIBRIO QUIMICO (prueba 3)
EXAMEN 1: ACUMULATIVO
4. ACIDOS Y BASES
5. EQUILIBRIOS ÁCIDO-BASE Y EQUILIBRIOS DE SOLUBILIDAD (prueba 4)
EXAMEN 2 : ACUMULATIVO
QUÍMICA II - FIQA - EPN
TERMOQUIMICA
QUÍMICA II - FIQA - EPN
Toda Reacción Química se produce bajo dos leyes fundamentales:
• Ley de la conservación de la masa
• Ley de la conservación de la energía.
Que cambios energéticos se producen en las reacciones?
QUÍMICA II - FIQA - EPN 12
Energía, trabajo, calor (conceptos)
ENERGIA : “Capacidad para realizar trabajo” 
TRABAJO: “Cambio directo de energía resultante de un 
proceso”
W = F x D o W = P ΔV 
•E. Cinética: Relacionada con movimiento.
•E. Radiante: Energía solar. Ondas electromagnéticas
•E. Térmica: Asociada al movimiento aleatorio de átomos y 
moléculas. Calculada a partir de mediciones de temperatura.
E térmica ≠ Temperatura
QUÍMICA II - FIQA - EPN
•E. Potencial: Función de la posición del objeto.
•E. Química: Se almacena en unidades estructurales de sustancias. 
Ley de la conservación de la energía: Formas de energía se pueden convertir unas en 
otras, pero la energía total del universo permanece constante
QUÍMICA II - FIQA - EPN
Energía, trabajo, calor (conceptos)
QUÍMICA II - FIQA - EPN
CALOR
• Calor es: “Transferencia de energía térmica” entre dos cuerpos que están a 
diferentes temperaturas.
Los cambios de energía se describen como “calor absorbido” o “calor liberado”
TERMOQUIMICA: Estudio de los cambios de calor (transf energía térmica) en las 
reacciones químicas
TERMODINAMICA: Estudio de los cambios en el estado de un sistema. 
Estudio de la conversión de calor y otras formas de energía. 
Cambios de energía
Sistema (termodinámico): “Parte específica del universo que nos 
interesa”
Alrededores: “Resto del universo externo al sistema”.
Hay 3 tipos de sistemas: 
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50 ml HCl + 
50 ml Na OH
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Proceso exotérmico: “Proceso que cede calor”. Sistema transfiere energía 
térmica a los alrededores.
Proceso endotérmico: “Proceso que absorbe calor”. Alrededores suministran 
energía al sistema para que se de la reacción. 
TERMODINÁMICA
Examina los cambios en el estado de un sistema. 
ESTADO DE UN SISTEMA: Está definido por sus propiedades macroscópicas.
 Composición, Energía, Temperatura, Presión, Volumen
Ej. Estado de un gas contenido en un recipiente: definido por Temperatura (300 K), Presión (2 atm) y Volumen 
(1 L). 
FUNCIONES DE ESTADO. Propiedades del estado de un sistema, (en un instante de tiempo), sin 
importar como llegó a ese estado 
Función de estado: su magnitud de cambio depende solo del estado inicial y final del sistema y no de la 
trayectoria. 
Ej. Proceso a Temperatura constante (300 K), V Inicial (1 L). Presión disminuye (1 atm). V final (2L) 
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ΔV = Vf – Vi
ΔV = 1 L 
EL ΔV es siempre 1L, sin importar como se llegó a esto. 
V = función de estado
Trabajo NO es 
una función de 
estado
“ La energía se puede convertir en una forma u otra, pero no se puede crear ni destruir”
Imposible determinar energía interna, pero si es posible calcular cambio de energía interna de sistema 
(experimentalmente)
Puede existir liberación o absorción de calor por parte del sistema:
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
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ΔE = Ef – Ei ;
Energía interna del sistema
Energía cinética Energía potencial
ΔEsist + ΔEalreded = 0
ΔE = E(producto) – E(reactivos)
ENERGIA SI es 
una función de 
estado
ΔEsist : Intercambio de calor (q) entre el sistema y alrededores 
trabajo(w) realizado por o sobre el sistema. 
PRIMERA LEY DE LA TERMODINÁMICA
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ΔEsist = q + w
Trabajo (mecánico) 
El trabajo que realiza el gas sobre los alrededores es negativo (expansión).
Para cierto valor de ΔV, w depende de la presión de oposición externa P. (Si P = 0, w = ? )
Que pasaría si el gas se comprime? (w = + o - ? )
Ejercicio de práctica. Pag 238.
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w = - P ΔV
ΔV = Vf - Vi
1 L .atm = 101.3 J
W no es función de estado. W 
depende de como se lleva a 
cabo el proceso, no solo del 
estado inicial y final. (algo no 
puede contener trabajo)
Incrementa # moles de gas = expansión
Disminuye # moles de gas = compresión
Calor 
Ejercicio de práctica. Pag 239.
Problemas 6.15, 6.17, 6.19
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q no es función de estado. 
Depende de como se lleva a 
cabo un proceso. (algo no 
puede contener calor) 
Calor es: “Transferencia de energía térmica” 
ENTALPIA DE LAS REACCIONES
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ΔE = q + w = q – P ΔV
Volumensist constante
ΔE = qv
Presión constante
ΔE = qp – P ΔV
qp = ΔE + P ΔV
H = E + PV
Entalpia: Función de estado de un sistema a presión constante 
ΔH = ΔE + P ΔV
qp = ΔH
ΔV por cambio neto en el número de 
moles de un gas (gas formado debe 
actuar contra presión)
ENTALPIA DE LA REACCIONES
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Si proceso se da a presión constante, cambio calor es igual al cambio de entalpía
ΔHRx = H (productos) – H (reactivos) ΔH > 0 : Rx endotérmica
ΔH < 0 : Rx exotérmicaEntalpía de Reacción
Ecuaciones termoquímicas (ΔH y Rx)
1. Especificar estados físicos de todos los reactivos y productos (igualar la ecuación). 
2. SI la ecuación se multiplica por un factor (n), ΔH debe multiplicarse por el mismo factor.
3. Si se invierte una ecuación, ΔH se mantiene igual pero cambia de signo. 
Ejercicio pag. 245 
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Cambio de entalpía POR 
MOL en la reacción. 
ENTALPIA Y ENERGIA
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ΔH = ΔE + P ΔV
ΔE = ΔH - P ΔV
ΔE = ΔH - RT Δn
Δn = # moles productos gaseosos - # moles reactivos gaseosos 
ΔE =-370.0 kJ/mol
Ejercicio pág. 246. 
Problemas. 6.25, 6.27, 6.28
Cuál será el cambio de energía del sistema?
PΔV = 2,5 KJ
CALORIMETRIA
“Medición de los cambios de calor”
Calor Específico (s): “Cantidad de calor requerida para elevar 1 ͦC la 
temperatura de 1 g de sustancia”. Propiedad intensiva.
Capacidad Calorífica ( C ): “Cantidad de calor que se requiere para 
elevar 1 ͦC la temperatura de X cantidad de sustancia. Propiedad 
extensiva.
Con esto podemos calcular la cantidad de calor (q) absorbido o liberado 
en un proceso
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C = m s
q = m s Δt
q = C Δt
q > 0 : Endotérmica
q < 0 : Exotérmica
Ejercicio pág. 247
CALORIMETRIA
Volumen constante (rx combustión) Presión constante (neutralización, calores de dilución 
y disolución, calor de fusión, calor de reacción)
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qsistema = qcal+qreac= 0
- qcal = qreac
qcal = Ccal Δt
qsistema = qrx+qsoluc+qcal= 0
qreac = Δ H
qreac ≠ Δ H
Ejercicio pág. 250
Ejercicio pág. 252, 253
Prob. 6.35, 6.37,6.38 
Registra el 
cambio de T 
del agua
Necesitamos 
saber Ccal
qreac = Δ E
qreac ≠ Δ E
ENTALPIA DE FORMACION Y DE REACCION
- ΔH también se puede calcular si sabemos las entalpías reales de reactivos y productos. 
- Solo se puede determinar valores relativos de entalpía con respecto a un punto de referencia 
llamado entalpía estándar de formación ( ΔHf
ͦ ).
- La ΔHf
ͦ de cualquier elemento en su forma más estable es cero. (1 atm y 25 ͦC)
- La ΔHf
ͦ de un compuesto es el cambio de calor cuando se forma 1 mol de compuesto a partir 
de sus elementos (1 atm). 
- Entalpia estándar de reacción (ΔH ͦreac ): “Entalpía de una reacción que se efectúa a 1 atm”
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Como determinar ΔH ͦf 
Método directo
- Para compuestos que sintetizan con facilidad 
a partir de sus elementos
Podríamos calcular el ΔHf (CO2 (g))
Método indirecto
- Compuestos que no se sintetizan a partir de sus 
elementos o cuando hay reacciones secundarias que 
producen otras sustancias.
Ley de Hess: “cuando los reactivos se convierten en 
productos, el cambio de entalpía es el mismo si se 
efectúa la rx en un paso o en una serie de pasos”
ΔH (función de estado) depende solo de Hf y Ho
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ΔH ͦf para diferentes 
compuestos en Apéndice 3
Ejercicio pag 259, 260
• El benceno (C6H6) se quema en el aire para producir dióxido de carbono y 
agua líquida. Calcule el calor liberado (KJ) por gramo de compuesto que 
reacciona con oxígeno. La entalpía estándar de formación del benceno es de 
49.04 KJ
• Problemas propuestos:
• 6.32, 6.37, 6.60, 6.62, 6.64, 
Química II - FIQA - EPN
Calor de disolución y de dilución
Calor de disolución (ΔHdisol): Calor generado o absorbido cuando X cantidad de soluto se 
disuelve en X cantidad de disolvente. (en calorímetro a presión cte)
Energía reticular (U): Energía requerida para separar completamente una mol de un compuesto 
sólido iónico en sus iones en estado gaseoso (endotérmico).
Calor de hidratación (ΔHhidr): Cambio de entalpía asoc al proceso de hidratación (exotèrmico). 
Calor de dilución: Cambio de calor asociado al proc. de dilución Ej. Ac Sulfúrico en H20
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ΔHdisol = Hdisolución – Hcomponentes
ΔHdisol = U + ΔHhidr
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