ENTALPIA DE REACCION, QUIMICA

1. FIGMM
1.3.3 ENTALPIA (H)
Entalpía es la cantidad de calor Q que se desprende o que se absorbe en una reacción a P
cte.
H es otra función de estado cuyo valor solo depende de E, P y V y tiene unidades de
energía.
H = E + PV …………………………..……………… (1)
Un cambio de entalpía se representa como:
si .……………. (4)
♦ Para reacciones que involucran sólidos y líquidos cuando las reacciones ocurren a P < 1atm, ∆ (PV)
es muy pequeño. Por eso de (2) se obtiene:
…………… (5)
♦ Para reacciones que involucran gases en un proceso ISOTERMICO (T = cte.)
PV = nRT
∆ (PV) = ∆ (nRT) = RT∆ng por ser T = cte.
Reemplazando en (2):
Demostración:
∆ (PV) = PfVf – PiVi
= nfRT – niRT = RT(nf - ni)
∆ (PV) = RT∆ng
Prob.1
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
1
∆H = Qp
∆H ≈ ∆E
∆H = ∆E + RT∆ng

2. FIGMM
¿Será ∆H igual a ∆E para las reacciones siguientes?
Solución: a) ∆ng = (1+1) – (1)=1
∆H = ∆E + RT (1) y ∆H ≠ ∆E Rep.
b) ∆ng = 2–1–1=0
∆H = ∆E + RT (0) Resp.
c) ∆ng = 0 – 1= -1
∆H = ∆E – RT ∆H ≠ ∆E Resp.
Prob.2
¿Cuál es el valor de ∆H en función de ∆E en los siguientes casos?
a) En el proceso de fusión del agua
b) En el proceso de vaporización del agua
Sol:
a) ∆H = ∆E + RT∆ng
∆H = ∆E + RT (0) → ∆H = ∆E
b) ∆H = ∆E + RT∆ng
∆H = ∆E + RT (1) → ∆H = ∆E + RT
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
2
∆H = ∆E + RT
∆H = ∆E
ng = 0 moles de H2
O
(s)
fusión vaporización
0º C 100º C
H2
O
(hielo)
H2
O
(liquido)
H2
O
(vapor)
ng = 0
∆ng = 0
ng = 1 mol de vapor de H2
O
∆ng = 1

3. FIGMM
1.3.4 CAPACIDAD CALORIFICA (C)
C esta definido como:
Es una propiedad EXTENSIVA ya que depende del calor Q y Q depende de la masa.
Integrando (1) obtenemos:
……………………….. (2)
Desde que: dE = dQ – PdV
dQ = dE + PdV
En (1): ……….. (3) De esta ecuación obtenemos 2 casos:
CASO I: Si V = cte. → dV = 0 → (3) se convierte en:
………………………(4)
Esta relación define la Cv como la razón de cambio de la E con la T, cuando V = cte.
De (4) obtenemos: → →
Dado a que las E son aditivas: …………….…… (5)
CASO II: Si P = cte. → dP = 0 → (3) se convierte en:
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
3
C∆T = Q
∆E = nCv
pero dH = dE + d(PV) = dE + PdV + VdP
dE = dH – PdV – VdP
C es la cantidad de Q que se requiere
para elevar To
en un sistema en 1o
grado

4. FIGMM
Integrando:
→ →
para n moles …………………… (6)
RELACION ENTRE LAS CAPACIDADES CALORIFICAS
1. pero Si: n = 1 :
………………(7)
2. …….. Relación de La Place donde depende de la atomicidad de la molécula.
Cp Cv
Gases Monoatómicos 5/3 5 3 …..He ,Todos los gases nobles, Ar, Ne, Rn, Xe y He
Gases Diatómicos 7/5 7 5 …..O2, N2 , H2 , F2,Cl2 , etc.……
Gases Triatómicos 9/7 9 7 ………O3,etc
Vemos que
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
4

5. FIGMM
Si : Cp – Cv = R
Cv – Cv = R
Cv ( ) = R ……………. ………… (8)
Usando (8) podemos calcular Cp en función de
Cp = R + Cv = = …………. (9)
1lt.atm = 24.2cal
Definiciones
Calor específico (Ce): Es la cantidad de calor que se requiere para variar 1g de sustancia, en 1
grado centígrado.
Unidad:
Capacidad calorífica molar: Es la cantidad de calor que se requiere para elevar la temperatura de
una mol de sustancia en 1 grado centígrado.
Unidades:
Según la Ley de Dulong y Petit
Entalpia
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5
CMOLAR
= Ce . PM

6. FIGMM
Prob: 4 moles de un gas monoatómico se enfría desde 120ºC hasta 25ºC a P cte. de 2 atm. Calcular:
a) ∆E b) ∆H c) Q d) W
Sol: a) ∆E = nCv∆T = nCv(T2 – T1) = 4.3.(298 – 393) = – 1140 cal
b) ∆H = nCp∆T = nCp(T2 – T1) = 4.5.(298 – 393) = – 1900 cal
c) Qp = ∆H = – 1900 cal por ser proceso a P cte.
d) W =? ∆E = Q – W → W = Q – ∆E = – 1900 – (– 1140) = – 760cal Rep.
Prob1.- Cuando se colocan 5.63 g de Ag a 96.71ºC en un recipiente aislado con 61.22g de H2O a
20.0ºC, la Tº final es de 20.39ºC.a) Calcular el Ce de la plata b) Calcular el Pat aprox. de acuerdo a
Dulong y Petit.
Rep.: a) 0.0556cal/g.ºC b) 115g/mol
a) Sol: Qg + Qp = 0
(61.22g)(1 cal/gºC)(20.39 - 20)ºC +5.63gCe (20.39 – 96.71)ºC = 0
b)
Prob2
Entalpia
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6

7. FIGMM
a)¿Cuantas calorías se requiere para elevar la Tº de 40g de hierro de 20 a 85ºC?
b) ¿Cuantas calorías se desprenden cuando se enfrían 200g de agua del punto de ebullición normal
hasta 20ºC?
Rpta: a) 276 cal
b)……………………………..
Prob3: Averigue la Tº resultante cuando se mezclan 1000g de hielo a 0ºC con 200g de vapor a 100ºC.
Rep.: 40ºC
Prob: Tenemos 180g de agua (hielo) a 173ºK y deseamos llevarla al estado de vapor a 573 ºK.
Calcular el calor requerido para esta transformación.
Datos: Calor latente de fusión = λf = 1440cal/mol a 0 O
C (273 ºK)
Calor latente de vaporización = λv = 9720cal/mol a 100 O
C (373 ºK)
Calor específico: Hielo
Líquido
Vapor
Entalpia
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7

8. FIGMM
Q = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5
Q1 Hielo = mCe∆T = (180g)(0.5cal/g.grado)(273 – 173)ºK = 9000 cal
Q2 = (10 moles) (1440cal/mol) =14400cal
Q3 = (180g)(1.0cal/g.ºK)(373 – 273)ºK = 18000 cal
Q4 = (10moles)(9720cal/mol)=97200cal
Q5 = (180g)(0.477cal/g.o
K)(573 – 373) o
K = 17172 cal
Q = 9000 + 14400 + 18000 + 97200 + 17172 = 155 772 cal Rep.
1.3.5 PROCESO ADIABATICO REVERSIBLE DE UN GAS IDEAL
Proceso adiabático es el que ocurre sin que haya un intercambio de calor entre el sistema y sus
alrededores, debido a que el sistema está perfectamente AISLADO o porque se trata de reacciones
RAPIDAS. Q = 0
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
8
(300O
C)
(100O
C)
(0O
C)
Q (cal)
573O
K
373O
K
273O
K
173O
K
Q5
Q4
Q3
Q2
Q1
vaporización
fusión

9. FIGMM
pero
Integrando ambos miembros:
→
pero → →
Proceso ADIABATICO entre T y V para un gas ideal
I) Para un gas ideal:
→ en (1): → ………………….(2) Proc. Adiaba ÷ 1
II) De los gases ideales
→
Entalpia
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9

10. FIGMM
……………………(3) Proc. Adi ÷ T y P
1.3.6 VAPORIZACION ISOTERMA REVERSIBLE DE UN LÍQUIDO
Cuando se vaporiza un líquido, el vapor efectúa un W en contra de una P cte.
W = P.∆V = P (VV - VL) pero Vl <<<< Vv →
Además: → → W = nRT
Problemas
1 Un sistema que contiene 2.5 moles de un gas ideal, absorbe 1700 cal/mol. Cuánto trabajo debe
realizarse a fin de que su ∆E = 0.
Sol: n = 2.5 moles
QT = nQ
= (2.5moles) (1700cal/mol) = 4250cal
como ∆E = 0 → → QT = W → W = 4250 cal
2 Se tiene un volumen de 20 L de un gas encerrado en un cilindro con un émbolo que se desliza sin
fricción. El gas está a una P = 3atm. Repentinamente se quita del embolo el peso suficiente a fin de
disminuir el peso externo, hasta el valor de 1.5 atm entonces el gas se expande isotérmicamente hasta
alcanzar un nuevo estado de equilibrio. Calcular: ∆H, Q y W
Sol: Si el gas se expande isotérmicamente → ∆E = 0 ya que ∆E = nCv∆T → Q = W
V1 = 20L P1 =3atm P1 V1 = P2 V2
V2 =? P2 =1.5atm (3atm) 20L = (1.5atm) V2
V2 = 40L
W = P. ∆V → W = P2 (V2 – V1) = (1.5atm)(40 – 20)L = 30L.atm
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
10
W = P VV

11. FIGMM
W = 30x24.2 cal = 726 cal → Q = 726 cal
∆H = ? ∆H = nCp∆T = nCp(0) = 0 Rpta.
OBS: La Energía interna de los gases ideales es función de la T solamente. La imposición de una T cte.
significa constancia de ∆E.
∆E = nCv∆T = nCv(0) → ∆E = 0 ∆E = Q – W → Q = W
∆H = nCp∆T = nCp(0) → ∆H = 0 Si V = cte. → P = cte. en BOMBA
3 Un mol de agua se vaporiza reversiblemente en su punto de ebullición de 100O
C contra 1 atm de
presión. El calor de vaporización del agua es 540cal/g. Calcular a) Q b) W c) ∆E d) ∆H
Sol: T = 373O
K (100 O
C) P = 1 atm = cte.
∆HV = 540cal/g n = 1 Mmol = 18 g/mol
Si P = cte → a) ∆HV = QP = (540cal/g) (18g/1 mol) = 9720 cal/mol
b) ∆V = VV - VL VV
W = (1 mol)(1.987cal/O
k.mol)(373 O
k) = 741.15 cal
c) ∆E = QP – W → ∆E = 9720cal – 741.15cal = 8978.85cal
d) ∆H = QP
∆H = 9720 cal
4 La temperatura de 2 moles de un gas ideal monoatómico se eleva desde 298 ºK hasta 348 ºK a V cte.
Calcular: ∆E, ∆H, Q, W para este cambio.
Sol: n = 2 T1 = 298 ºK T2 = 348 ºK V = cte.
∆E = Q – W
= Q – P∆V → ∆E = Q → ∆E = nCv∆T
∆E = (2 moles)(3cal/ ºK.mol)(348 – 298) ºK
∆E = 300 cal
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
11
QP = QV + ∆nRT
W = P. ∆V = nRT

12. FIGMM
∆H = Qp = nCp∆T = (2 moles)(5cal/ ºK.mol)( 348 – 298) ºK
∆H = 500cal
QV = ∆E = 300cal
W = ? ∆E = Q – W →
W = 300cal - 300cal = 0
De otra manera: W = P∆V = P(0) → W = 0
5 Una mol de un gas ideal ocupa un volumen de 7L. El gas se expande isotérmicamente y
reversiblemente hasta un volumen de 12L a 300 ºK .Calcular: ∆E , ∆H , W y Q
Sol:
Como es ISOTERMICO → ∆E = 0 y ∆H = 0
Si: ∆E = Q – W → Q = W
Q = 321.3 cal
6 La Tº de 2 moles de un gas ideal se eleva desde 298 ºK hasta 348 ºK a P constante. Calcular: ∆E,
∆H y Q para este cambio.
Sol: Qp = nCp∆T = (2 moles)(5cal/ ºK.mol)( 348 – 298) ºK
∆H = Qp = 500cal
∆H = ∆E + n∆RT
∆E = ∆H – nR∆T
= 500cal – (2 moles)(1.99cal/ ºK.mol)( 348 – 298) ºK
∆E = 301.3 cal
7 Un gas absorbe 30 cal al expandirse contra una P cte desde 10 a 16L.¿Cuál es el cambio de
energía interna en el gas?
Sol: P → cte Q = 30cal ∆E = Q – W W = P∆V
W = (1atm)(16 – 10)lt = 6lt.atm x 24.2cal =145.3 cal
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
12
W = Q – ∆E

13. FIGMM
∆E = Q – W → ∆E = 30 cal – 145.3cal = – 115.3 cal
8 Calcular ∆H cuando 1 mol de H2 se expande isotérmicamente desde 1L hasta 10L a 25ºC a una P
cte 1 atm.
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
13

14. FIGMM
Entalpia
Preparado por: Lic. Nelli Guerrero G.
14