BLOQUE 3: REACCIONES Y TERMODINÁMICA QUÍMICA

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BLOQUE 3: REACCIONES Y TERMODINÁMICA QUÍMICA

REACCIONES

QUÍMICA E INDUSTRIA

RENDIMIENTO

siempre se expresa en %

cant. que se obtiene realmente/cant. que se obtiene en teoría x 100

ESTEQUIOMETRÍA

Reactivo limitante

determina la cantidad exacta de las otras sustancias que reaccionan y las que se producen

es el reactivo que se agota antes

Riqueza

cantidad EFECTIVA de sustancia que va a reaccionar

Coeficiente estequiométrico

2KClO3 → 2KCl + 3O2

acompañan a la fórmula de una sistáncia

indican la proporción, en mol, en que esa sustancia interviene en la reacción

expresa la relación cuantitativa entre reactivos y productos

velocidad (de una reacción)

rapidez con la que los reactivos se transforman en productos

se puede modificar controlando:

Catalizadores

son las sustancias externas

Grado de división

menor tamaño de partículas

más posibilidad de reacción

Concentración

Temperatura

directamente proporcional

Definición de 'reacción química'

Reacción que rompe los enlaces que unen los átomos presentes en los reactivos los cuales se reordenan para formar el/los productos de la reacción.

formada por

productos

reactivos

TERMODINÁMICA

ENERGÍA DE GIBBS

ΔG = ΔH - T x ΔS

Un proceso es espontáneo si ΔG<0

La espontaneidad de un proceso viene determinada por su variación de energía libre de Gibbs

2º PRINCIPIO

ΔS de la reacción + ΔS del entorno > 0

En una reacción espontánea siempre se tiene al desorden por lo tanto la entropía siempre es positiva

el calor lo intercambian el sistema y el entorno

ENTROPÍA (S)

Cómo calcular el ΔS en una RQ

ΔS = ∑ΔS (productos) - ∑ΔS (reactivos)

Fórmula

ΔS = ΔQ/T

por lo tanto se mide en J/K

T = temperatura inicial

ΔQ = incremento del calor

La entropía mide el grado de desorden de un sistema

A mayor entropía mayor desorden

Un sistema fisicoquímico, de manera natural, evoluciona hacia el desorden (irreversible naturalmente)

ESPONTANEIDAD DE LAS REACCIONES

Los procesos espontáneos son los que llevan al sistema a un estado de menor energía y/o mayor desorden/entropía

LEY DE HESS

métodos para calcular la entalpía

Ent. de enlace

ΔH = ∑ΔH (enlaces rotos) - ∑ΔH (enlaces formados)

Entalpía que se calcula con el balance energético de romper y formar enlaces

Ent. de formación estándar (ΔHºf)

CRITERIO: ΔHºf (sust. simple) = 0KJ/mol

ΔH = ∑ΔHºf (productos) - ∑ΔHºf (reactivos)

La variación de entalpia del proceso en el que se forma un mol de ese compuesto a partir de las sustancias simples que lo componen (en condiciones estándar)

Cuando una reacción se puede obtener en varias etapas (como suma de varias reacciones químicas), su entalpía de reacción es la suma de las entalpias de cada una de las etapas (reacciones intermedias)

ENTALPÍA (H)

según la entapía la reacción és

Exotérmica

H<0 = Q<0

pierde calor

Endotérmica

H>0 = Q>0

gana calor

Ecuación termoquímica

Reacción química + ΔH

Fórmulas

QP = ΔH

H = ΔU + PV

energía/calor que se pone en juego en una reacción química

1º PRINCIPIO

Energía interna (U)

En los procesos termodinámicos

Proceso Adiabático

calor constante

ΔU = W

Proceso Isocórico

volumen constante (W=0)

ΔU = QV

Proceso Isotérmico

temperatura constante (ΔU=0)

Q = -W

Proceso Isobárico

presión constante

ΔU = QP - PΔV

ΔU = W+Q

SIEMPRE positiva

ΔU=0 cuando la temperatura es cnte

U= Ec + Ep + Ee

La energía que tienen las sustancias/sistemas termodinámicos debido a todas las partículas de todas las energías que la forman

Dicho en otras palabras: la suma de las energías en un sistema

si un sistema termodinámico pierde energía, esta es la misma que la que gana el entorno y viceversa

INTRODUCCIÓN

Criterio de signos para el calor y el trabajo

Trabajo

W<0

expansión/dilatación

trabajo cedido POR el sistema

W>0

comprensión

trabajo realizado SOBRE el sistema

Calor

Q<0

calor desprendido

calor cedido POR el sistema

Q>0

calor absorvido

calor realizado SOBRE el sistema

Sistemas termodinámicos

Variables termodinámicas

V. de no función de estado

SÍ depende del proceso que le ha llevado a su estado

(calor)

V. de función de estado

NO depende del proceso que le ha llevado a su estado

(diagrama P-V)

V. Intensiva

su valor NO DEPENDE de la cantidad de materia

(temperatura, densidad..)

V. Extensiva

su valor DEPENDE de la cantidad de materia

(masa, volumen, energía interna...)

Son las variables que informan del estado de el sistema en cada momento

ejemplo

Aisaldo

no intercambia ni materia ni energía con el entorno

Cerrado

solo puede intercambiar energía con el entorno

Abierto

puede intercambiar materia y energía con el entorno

Es un conjunto de componentes que se relacionan entre si intercambiando materia, energía e información.

Termodinámica QUÍMICA

Es el estudio de las energías que se ponen en juego en una reacción química

Es la aplicación de la termodinámica en las reacciones químicas

Saberes básicos

Trabajo (W)

W= FΔx

W= -PΔV

W= ΔE

fuerza o energía que se aplica sobre un cuerpo para desplazarlo de un punto a otro

Calor (Q)

tipos

Calor latente (Cl)

Q=mCl

Es el calor necesario para que un compuesto determinado cambie de estado

Calor específico (Ce)

Es el calor necesario para que 1g de sustancia aumente su temperatura 1ºC

Q=mCeΔt

Es la energía transferida de un cuerpo de mayor temperatura a uno de menor temperatura

Energía (E)

Es la capacidad que tiene un cuerpo de producir una transformación

Definición

Parte de la física que estudia

la capacidad de los cuerpos para producir trabajo

las transformaciones de

calor

energía