La termoquímica es la parte de la química que estudia la cantidad de calor (energía) involucrada en las reacciones químicas.
Cuando una reacción libera calor, se clasifica como exotérmica. La absorción de calor en una reacción hace que sea endotérmica.
La termoquímica también estudia la transferencia de energía en algunos fenómenos físicos, como los cambios en los estados de la materia.
Termoquímica y calor
En reacciones químicas, la energía se puede absorber o liberar. Esta transferencia de calor es del cuerpo que tiene la temperatura más alta al que tiene la temperatura más baja.
Cabe recordar que el calor, también llamado energía térmica, es un concepto que determina el intercambio de energía térmica entre dos cuerpos. O equilibrio térmico se establece cuando los dos materiales alcanzan la misma temperatura.
Reacciones endotérmicas y exotérmicas
Se llama reacción endotérmica la reacción en la que se absorbe el calor. De esta forma, un cuerpo absorbe calor del entorno en el que se inserta. Por eso la reacción endotérmica provoca una sensación de enfriamiento.
Ejemplo: Al frotar alcohol en el brazo, el brazo absorbe el calor de esta sustancia. Pero, al soplar en el brazo después de haber pasado el alcohol, sentimos un poco de escalofrío, sensación que es el resultado de la reacción endotérmica.
ya el Reacción exotérmica es al revés. Es la liberación de calor y, por lo tanto, la sensación es cálida.
Ejemplo: En un campamento, la gente se para junto a un fuego para que el calor liberado por las llamas caliente a quienes los rodean.
Los intercambios térmicos también ocurren en los cambios de estado fisico. Resulta que, en el cambio de sólido a líquido y de líquido a gas, el proceso es endotérmico. Por el contrario, el cambio de gas a líquido y de líquido a sólido es exotérmico.
entalpía
La entalpía (H) es la energía intercambiados en las reacciones de absorción y liberación de energía, respectivamente, endotérmica y exotérmica.
No hay ningún dispositivo capaz de medir la entalpía. Por este motivo, se mide su variación (ΔH), que se realiza considerando la entalpía del reactante (energía inicial) y la entalpía del producto (energía final).
Los tipos de entalpía más recurrentes son:
| Entalpía de formación | Energía absorbida o liberada necesaria para formar 1 mol de una sustancia. |
|---|---|
| Entalpía de combustión | Energía liberada que resulta en la quema de 1 mol de sustancia. |
| Entalpía de enlace | Energía absorbida en la rotura de 1 mol de enlace químico, en estado gaseoso. |
Mientras que la entalpía mide la energía, entropía mide el grado de desorden de las reacciones químicas.
Ley de Hess
Germain Henry Hess estableció que:
El cambio de entalpía (ΔH) en una reacción química depende solo de los estados inicial y final de la reacción, independientemente del número de reacciones.
La variación de la energía, según la Ley de Hess, se establece mediante la siguiente fórmula:
ΔH = HF - HI
Dónde,
- ΔH: variación de entalpía
- HF: entalpía final o entalpía del producto
- HI: entalpía inicial o entalpía del reactivo
De esto, concluimos que la variación de entalpía es negativa cuando nos enfrentamos a una reacción exotérmica. A su vez, la variación de entalpía es positiva cuando nos enfrentamos a una reacción endotérmica.
Asegúrese de revisar estos textos para aprender aún más sobre el tema.:
- Termodinámica
- Calorimetría
- calor sensible
- calor latente
Ejercicios con comentarios comentados
1. (Udesc / 2011) Dadas las siguientes ecuaciones:
| (LA) | 2CO(gramo) + O2 (g) → 2CO2(gramo) | ΔH = - 565,6 kj |
| (B) | 2 canales4O(gramo) + 3O2 (g) → 2CO2(gramo) + 4H2O(1) | ΔH = - 1462,6 kj |
| (C) | 3O2 (g) → 2O3 (g) | ΔH = + 426,9 kj |
| (D) | Fe2O3 (g) + 3C(s) → 2Fe(s) + 3CO(gramo) | ΔH = +490,8 kj |
Considere las siguientes proposiciones en relación con las ecuaciones:
I. Las reacciones (A) y (B) son endotérmicas.
II. Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas.
III. Las reacciones (C) y (D) son exotérmicas.
IV. Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas.
V. La reacción con la mayor liberación de energía es (B).
SIERRA. La reacción con la mayor liberación de energía es (D).
Comprobar la alternativa correcta.
a) Solo los enunciados II, III y V son verdaderos.
b) Solo las declaraciones I, III y VI son verdaderas.
c) Solo las declaraciones I, IV y VI son verdaderas.
d) Solo los enunciados II, V y VI son verdaderos.
e) Solo las declaraciones II, IV y V son verdaderas.
Alternativa correcta: e) Solo los enunciados II, IV y V son verdaderos.
un error. La declaración III no es cierta.
Contrariamente a la afirmación III, las reacciones (C) y (D) son endotérmicas, ya que el signo positivo en la variación de entalpía indica absorción de calor.
b) INCORRECTO. Ninguna de las afirmaciones citadas en esta alternativa es correcta. Están equivocados porque:
- Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas, ya que el signo negativo en el cambio de entalpía indica la liberación de calor.
- Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas, ya que el signo positivo en el cambio de entalpía indica absorción de calor.
- La reacción (D) no libera energía ya que es endotérmica.
c) INCORRECTO. De las tres afirmaciones citadas en esta alternativa, sólo IV es correcta. Los otros dos están equivocados porque:
- Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas, ya que el signo negativo en el cambio de entalpía indica la liberación de calor.
- La reacción (D) no libera energía, el signo positivo en el cambio de entalpía indica que la reacción es endotérmica.
d) INCORRECTO. La declaración VI no es cierta.
Contrariamente al enunciado VI, la reacción (D) no libera energía, ya que es endotérmica.
a) CORRECTO. Las declaraciones son correctas porque:
- Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas, ya que el cambio de energía es negativo.
- Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas, ya que el valor de ΔH es positivo.
- La reacción con mayor liberación de energía es (B), ya que entre las reacciones exotérmicas del enunciado, esta es la de mayor valor con signo negativo.
Estos textos te ayudarán a incrementar tus conocimientos:
- Ejercicios de termoquímica
- transformaciones químicas
- Reacciones químicas
2. (Enem / 2011) Una opción inusual para cocinar frijoles es el uso de un termo. En una sartén, coloque una parte de frijoles y tres partes de agua y deje hervir el conjunto durante unos 5 minutos, luego transfiera todo el material a un termo. Aproximadamente 8 horas después, se cocinarán los frijoles.
La cocción de los frijoles se realiza dentro del termo porque
a) el agua reacciona con los frijoles y esta reacción es exotérmica.
b) los frijoles continúan absorbiendo calor del agua circundante, ya que es un proceso endotérmico.
c) el sistema considerado está prácticamente aislado, no permitiendo que los granos ganen o pierdan energía.
d) el termo proporciona suficiente energía para cocinar los frijoles una vez que comienza la reacción.
e) la energía involucrada en la reacción calienta el agua, la cual mantiene una temperatura constante, ya que es un proceso exotérmico.
Alternativa correcta: b) los frijoles continúan absorbiendo calor del agua circundante, ya que es un proceso endotérmico.
un error. Una reacción química se caracteriza por la formación de nuevas sustancias, que no ocurren al cocinar frijoles.
b) CORRECTO. Cuando el agua se calienta, gana calor y un termo no permite que esta energía se pierda al medio ambiente. Por lo tanto, los frijoles absorben el calor del agua y se cocinan con un proceso endotérmico.
c) INCORRECTO. El sistema está aislado del entorno externo. Dentro de la botella, los granos y el agua están en contacto directo y, por lo tanto, realizan un intercambio térmico.
d) INCORRECTO. El termo tiene la función de aislar el sistema, no permitiendo que la mezcla en su interior intercambie calor con el ambiente.
e) INCORRECTO. La temperatura no es constante, ya que a medida que el agua transfiere calor a los granos, pierde energía hasta que las dos temperaturas son iguales.
Consulte los textos a continuación y obtenga más información sobre los temas tratados en este número.:
- Transformaciones físicas y químicas
- calor y temperatura
- Energía térmica
