Este documento trata sobre la energía de las reacciones químicas. Explica conceptos como sistema, variables termodinámicas, procesos, energía interna, entalpía, calor de reacción, ley de Hess, entalpía estándar de formación. Detalla los diferentes métodos para determinar la entalpía de reacción, incluyendo medir el calor directamente con un calorímetro o aplicando la ley de Hess a reacciones en varias etapas.

1. Tema 3Tema 3
La energía de lasLa energía de las
reacciones químicasreacciones químicas

2. ¿Qué nos interesa de una reacción química?¿Qué nos interesa de una reacción química?

3. CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.
2.- Energía, calor y trabajo. 1er
Principio de la Termodinámica.
3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.
5.- Entalpías estándar de formación.
6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.

4. CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.
2.- Energía, calor y trabajo. 1er
Principio de la Termodinámica.
3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.
5.- Entalpías estándar de formación.
6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.
Fundamentos de
Termodinámica
Termodinámica: Rama de la Física que estudia el calor, el trabajo,
la energía y los cambios que ellos producen en los estados de los sistemas.

5. CONTENIDOCONTENIDO
1.- Conceptos básicos. Sistemas, variables y procesos.
2.- Energía, calor y trabajo. 1er
Principio de la Termodinámica.
3.- Entalpía.
7.- Capacidad calorífica.
4.- Calor de reacción. Ley de Hess.
5.- Entalpías estándar de formación.
6.- Entalpías de enlace.
8.- Variación de la entalpía de reacción con la temperatura.
Termoquímica: Rama de la Química que estudia el calor cedido
o absorbido en las reacciones químicas.
Aplicación a
reacc. químicas:
Termoquímica

6. CONCEPTOS BÁSICOS.CONCEPTOS BÁSICOS.
SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS.SISTEMAS, VARIABLES Y PROCESOS.11
Sistema: Parte del universo que es objeto de estudio.
Entorno, alrededores, medio ambiente: Resto del universo
Abierto Cerrado Aislado
Tipos de sistemas
Puede
intercambiar
Materia
Energía
Materia Materia
Energía

7. Los sistemas se presentan de diferentes formas ⇒ ESTADOS
caracterizados por VARIABLES termodinámicas
(p.ej: T, P, V, m, ρ, composición química, ...)
Intensivas Extensivas
Tipos de variables
• No dependen de la cantidad
de materia del sistema
• Ej: T, P, ρ
• No son aditivas
• Dependen de la cantidad
de materia del sistema
• Ej: m, V
• Son aditivas

8. Funciones de estadoFunciones de estado
1) Al asignar valores a unas cuantas, los valores de todas
las demás quedan automáticamente fijados.
2) Cuando cambia el estado de un sistema, los cambios de
dichas funciones sólo dependen de los estados inicial y
final del sistema, no de cómo se produjo el cambio.
∆X = Xfinal –Xinicial
Ecuaciones de estado: Relacionan funciones de estado
(ej: PV = nRT)

9. Cuando alguna de las variables de estado cambia con el tiempo
⇓
PROCESO termodinámico
Tipos de
procesos
• Isotermo (T = cte)
• Isóbaro (P = cte)
• Isócoro (V = cte)
• Adiabático (Q = 0)
• Cíclico (estado final = estado inicial)
•Reversible
(sistema siempre infinitesimalmente próximo al equilibrio;
un cambio infinitesimal en las condiciones puede
invertir el proceso)
• Irreversible
(Un cambio infinitesimal en las condiciones no
produce un cambio de sentido en la transformación).

10. ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO.ENERGÍA, CALOR Y TRABAJO.
11erer
PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.PRINCIPIO DE LA TERMODINÁMICA.22
Energía: Capacidad que posee un sistema para
realizar un trabajo o para suministrar calor.
Criterio de signosCriterio de signos
SISTEMA
Q > 0
W > 0 W < 0
Q < 0

11. TRABAJOTRABAJO
rdFd

⋅=W Unidad S.I.: Julio
Trabajo de expansión/compresión de los gases
Pint Pext
dV
VPW ext dd −= [Levine, pg 42]
∫−= 2
1
V
V ext VPW d

12. CALORCALOR
Un sistema cede E en forma de Q si se tranfiere como resultado
de una diferencia de T entre el sistema y el entorno.
Unidad S.I.: Julio 1 cal = 4.184 J
No es una propiedad característica del sistema.
No es algo que posea el sistema.
Es una forma de intercambio de energía, una “energía en tránsito”
El calor no es función de estado

13. ENERGÍA INTERNAENERGÍA INTERNA
Energía interna
(Suma de energías a nivel molecular)
• Función de estado
• Magnitud extensiva
∆U = Q + W
1er
Principio de la
Termodinámica
Epot Ecin ?
¿Cómo podemos aumentar U
de un sistema cerrado?
1) Calentándolo ⇒ calor
2) Realizando un trabajo

14. ∆U = Q + W
1er
Principio de la Termodinámica

15. ENTALPÍA.ENTALPÍA.
33
H = U + PV Entalpía
(H)
• Función de estado
• Propiedad extensiva
• Unidades de energía
Proceso a P = cte
);VP(VQVPQWQUUU 12p
V
Vp12
2
1
−−=∫−=+=−=∆ d
HHHPVUPVUQ 121122p ∆=−=−−+=
Relación entre ∆H y ∆U
∆H = ∆U + ∆(PV)
Si P=cte
∆H = ∆U + P∆V ∆H ≅ ∆U
sól/líq
solo

16. CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS.CALOR DE REACCIÓN. LEY DE HESS.
44
Reacciones
químicas
• Exotérmicas (Q < 0)
• Endotérmicas (Q > 0)
El calor de reacción se mide con un calorímetro
[Petrucci, pg 227]
Qv = ∆U = Uprod - Ureac
Qp = ∆H = Hprod - Hreac
∆H = ∆U + ∆(PV)
∆H ≅ ∆U
¿Intervienen
gases?
NoSí
∆H = ∆U + ∆(nRT)
∆H = ∆U + RT∆n
Si T=cte

17. MÉTODOS PARA DETERMINARLA
Entalpía de reacciónEntalpía de reacción
Incremento de entalpía que tiene lugar durante la reacción
Método 1 Medir Qp con un calorímetro
)g(CO)g(O
2
1
)g(CO 22 →+ ∆H = -283 kJ
)g(CO2)g(O)g(CO2 22 →+ ∆H = -566 kJ
)g(O
2
1
)g(CO)g(CO 22 +→ ∆H = +283 kJ
Método 2 Medir Qv con un calorímetro; ∆H = ∆U+RT∆n

18. Método 3 Ley de Hess
)g(CO)g(O
2
1
)s(C 2 →+ ∆H = ?
)g(CO)g(O)s(C 22 →+ ∆H = -393.5 kJ
Germain Henri Hess
(1802-1850)
El calor intercambiado cuando una reacción
química se lleva a cabo a T y P constantes es
el mismo tanto si la reacción ocurre en una
etapa o en varias.
)g(CO)g(O)s(C 22 →+ ∆H = -393.5 kJ
)g(O
2
1
)g(CO)g(CO 22 +→ ∆H = +283 kJ
)g(CO)g(O
2
1
)s(C 2 →+ ∆H = -110.5 kJ
∆H: función de estado

19. ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.ENTALPÍA ESTÁNDAR DE FORMACIÓN.
55
Estado estándar de una sustancia: su forma pura a 1 bar.
Entalpía de reacción estándar (∆Hº): ∆H cuando los reactivos en sus
estados estándar pasan a productos en sus estados estándar respectivos.
Entalpía estándar de formación (∆Hfº) de una sustancia: Entalpía
estándar de reacción para la formación de un mol de la sustancia a
partir de sus elementos en su estado más estable. (Unid: J⋅mol-1
)
∆Hfº (C2H5OH, l) a 25ºC = -277.69 kJ⋅mol-1
)l(OHHC)g(O
2
1
)g(H3)grafito,s(C2 5222 →++
∆Hfº (elemento en su estado más estable) = 0