La termoquímica estudia la transferencia de energía en las reacciones químicas. La primera ley de la termodinámica establece que el cambio en la energía interna de un sistema es igual a la suma del calor y el trabajo intercambiados. La entalpía de una reacción es el calor de reacción a presión constante. La espontaneidad de una reacción depende del signo y magnitud del cambio en la energía libre de Gibbs.

1. QUÍMICA
TEMA 4: “TERMOQUÍMICA”
En este tema vamos a estudiar el
calor de las reacciones químicas.

2. Primera ley de la termodinámica: energía, trabajo y
calor.
• La termodinámica estudia la transferencia de energía entre los sistemas
físicos y su entorno.
• Un sistema es una porción de materia seleccionada para su estudio.
• El entorno constituye el resto del universo con el que el sistema
interacciona.
• La energía del sistema puede ser:
– Externa: la que posee el sistema a causa de su movimiento y posición
respecto a la Tierra.
– Interna: es la que posee en virtud del movimiento y posición de las
partículas que forman el sistema.
• Hay dos formas de transferir energía a un sistema desde su entorno:
– Haciendo un trabajo (W).
– Transfiriendo calor (Q).

3. • Convenio termodinámico de signos:
W>0 ENTORNO Q>0
(trabajo realizado sobre (Calor absorbido)
el sistema) Sistema
W<0 Q<0
(trabajo realizado por el sistema) (Calor cedido)
• 1ªLey de la termodinámica: “el incremento de la energía interna de un sistema, ΔU,
es igual a la suma del calor y el trabajo intercambiado con el entorno.
U Q W
• El trabajo de compresión y expansión de un gas se calcula con la expresión:
W Pext V

4. • Si el sistema se expande ΔV>0→W<0 el trabajo lo hace el sistema.
• Si el sistema se expande ΔV<0→W>0 el trabajo se hace sobre el sistema.
• El calor absorbido o cedido por un sistema o una sustancia cuando su
temperatura varía de T1 a T2:
Q C (T2 T1 ) Q mCe (T2 T1 ) Q nCm (T2 T1 )
Energía interna y entalpía de reacción
• Energía interna: es el calor de reacción a volumen constante.
U QV
• Entalpía: es el calor de reacción a presión constante.
QP r H productos H reactivos U P V

5. • Entalpía estándar de una reacción: es la entalpía de una reacción
basada en estados estándar de los reactivos y de los productos. El estado
estándar corresponde a una disolución ideal de concentración 1mol/L y
normalmente se refiere a una temperatura de 25ºC.
• Entalpía estándar de formación de una sustancia: es la variación de
entalpía correspondiente a la formación de un mol de compuesto a partir de
sus elementos en su forma más estable en condiciones estándar.
C( grafito ) O2( g ) CO2( g ) Hf 0 395KJ / mol
• Asignando valor cero a las entalpías de los elementos en su estado más
estable, coincide con la entalpía de la reacción.
0 0
H reacción f ( CO2 ) ( H grafito H O2 )

6. Cálculo de la entalpía estándar de una reacción.
• Con las entalpías de formación de los reactivos y los productos.
H o reac H o f ( productos ) H o f ( reactivos )
• Ley de Hess: “si una reacción se puede dividir en una serie de etapas, la
variación de la entalpía estándar de la reacción global es la misma que la
suma de las entalpías estándar en cada una de las etapas”
• Con las energías de enlace: es la energía necesaria para disociar la
moléculas en sus correspondientes átomos.
H 2( g ) 2H ( g ) H o enlace 436 KJ / mol
H o reac H o enlaces H o enlaces
rotos formados

7. Entropía y desorden. Segundo principio de la
termodinámica.
• Entropía(S):
– Magnitud que mide el grado de desorden del sistema.
– El crista perfecto en el cero absoluto tendrá un orden perfecto y
ausencia de movimiento. Por .S = 0.
– Cuanto mayor es el valor de la S del sistema, mayor es el grado de
desorden de sus partículas.
– S es siempre positiva. Lo que puede ser negativa es la ΔS.
– La S de un sistema aumenta al aumentar la temperatura.
– La S de una sustancia aumenta al aumentar el volumen.
– La S es mayor cuánto más débiles son los enlaces entre sus átomos,
iones o moléculas.
– La S es mayor cuanto mayor sea la masa de los átomos, iones o
moléculas que lo forman.
– La S es mayor cuanto mayor es la complejidad química.

8. • Segundo principio de la termodinámica: “en un sistema aislado se
produce un cambio espontáneo si la variación de la entropía total que
acompaña el proceso es positiva”.
STotal S Sistema S Entorno
Energía libre de Gibbs(G)
• Nueva magnitud termodinámica que predice la espontaneidad de una
reacción.
G H T S
• Para que una reacción sea espontánea ΔG<0.
• Para calcular la energía libre de Gibbs:
G o reac G o f ( productos) G o f ( reactivos) Go Ho T So

9. • Espontaneidad de una reacción:
Tipo de Entropía Espontaneidad
reacción
Exotérmica ΔS>0 Siempre es espontánea a cualquier Tª
ΔS<0 Espontánea cuando lΔHl > lTΔSl.
A bajas temperaturas.
Endotérmica ΔS>0 Espontánea cuando lΔHl < lTΔSl.
A altas temperaturas.
ΔS<0 Nunca es espontánea.