Este documento trata sobre la termoquímica y la ley de Hess. Explica conceptos como entalpía, calor y trabajo en cambios químicos. Aplica la ley de Hess para calcular la entalpía de reacciones en varios pasos. También cubre la energía liberada por la combustión de alimentos como la glucosa y las grasas, y los requerimientos energéticos diarios del cuerpo humano.

1. FUNDAMENTOS DE QUÍMICA

2. VI. Termoquímica VI.1. Términos básicos en termoquímica VI.2. Calor y trabajo VI.3. Primera ley de la termodinámica VI.4. Ley de Hess

3. Entalpía En los cambios químicos pueden estar involucrados calor y también trabajo. El trabajo generalmente es mecánico, pero también puede ser p.ej. eléctrico. Si en una reacción “al aire libre” se produce gas no se aprecia la realización de trabajo que se está haciendo.

4. Entalpía 2 HCl (aq) + Zn (s) ZnCl 2 (aq) + H 2 (g) P se mantiene igual a la atmosférica (el pistón no pesa) El gas formado realiza trabajo w sobre el entorno: w = - P Δ V trabajo de presión-volumen ( P-V ). Si Δ V >0; w < 0: realizado por el sistema sobre el entorno.

5. Entalpía Entalpía ( H ) (gr. entapein = calentar): propiedad asociable a cambios calóricos. Así: flujo de calor en cambios químicos que se efectúan a presión constante cuando no se efectúa más trabajo que el P-V . H es una f. de estado: H = E + PV porque E, P, y V lo son. Δ H = Δ E + P Δ V (a P constante) Como w = - P Δ V ; Δ H = Δ E - w de donde Δ H = q p ( Δ E = q + w ) q p : calor ganado (+) o perdido (-) a presión constante. Generalmente P Δ V es muy pequeño

6. Entalpía Indique el signo del cambio de entalpía, Δ H , en cada uno de los procesos siguientes que se efectúan a presión atmosférica, e indique si el proceso es endotérmico o exotérmico. Un cubito de hielo se derrite 1 g de butano (C 4 H 10 ) se quema en suficiente oxígeno para lograr la combustión completa. Una bola de boliche se deja caer desde una altura de 3 m a una cubeta de arena

7. Ley de Hess “ Si una reacción se efectúa en una serie de pasos, el calor involucrado Δ H será igual a la suma de los cambios de entalpía de los pasos individuales”

8. Ley de Hess Ejemplo: La entalpía de combustión de C a CO 2 es -395,5 kJ/mol de C, y la entalpía de combustión de CO a CO 2 es -283,0 kJ/mol de CO. Calcule la entalpía de combustión de C a CO. C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -395,5 kJ CO(g) + ½ O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -283,0 kJ Invirtiendo la segunda y sumando: C(s) + O 2 (g) CO 2 (g) Δ H = -395,5 kJ CO 2 (g) CO(g) + ½ O 2 (g) Δ H = +283,0 kJ C(s) + ½ O 2 (g) CO(g) Δ H = -110,5 kJ

9. Ley de Hess Ejemplo: CH 4 (s) + 2 O 2 CO 2 + 2 H 2 O Δ H 1 Se puede suponer que esta reacción se realiza en los pasos: CH 4 (s) + 1 ½ O 2 CO + 2 H 2 O Δ H 2 CO + ½ O 2 CO 2 Δ H 3 Δ H 1 = Δ H 2 + Δ H 3

10. Aplicaciones. La energía de los alimentos. Descomposición de la glucosa en el intestino: C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O Δ H 0 = -2803 kJ Las grasas también producen CO 2 , H 2 O y energía: [reacción de la estearina] 2C 57 H 110 O 6 (s) + 163 O 2 114 CO 2 + 110 H 2 O Δ H 0 = -75,520 kJ El cuerpo aprovecha la energía de los alimentos para mantener la temperatura, contraer músculos y reparar tejidos. Las grasas producen más energía por gramo que las proteínas o los carbohidratos.

11. Aplicaciones. La energía de los alimentos. Composición y valor energético de algunos alimentos comunes.

12. Aplicaciones. La energía de los alimentos. Se requiere aproximadamente 100 kJ por kilogramo de peso corporal al día para mantener el cuerpo funcionando a un nivel mínimo. Una persona de 70 kg gastga unos 800 kJ/h al efectuar trabajo ligero.

13. Aplicaciones. Combustibles. La combustión competa de combustibles produce CO 2 y H 2 O. Cuanto mayor sea el % de C e H, mayor será su valor energético.