Rosas Aguilar Diana Laura

1. ¿Por qué se utiliza aceite de nujol en lugar de agua para calentar la pila?

Porque el aceite de nujol es un compuesto no polar, no tiene cargas parciales, en cambio el agua es una molécula polar por lo que afectaría la medición con el multímetro.

2. ¿Cuáles son los cambios energéticos que se llevan a cabo en la pila?

El cambio energético dentro de una pila es de energía química de una reacción, que en este caso de óxido-reducción a energía eléctrica, que es la que se mide en el multímetro.

3. De acuerdo con los resultados experimentales, explicar:

a) Las condiciones de temperatura en las que la reacción es más favorable y por qué

b) Si la reacción es exotérmica o endotérmica y por qué

c) si aumenta o disminuye el desorden al transformarse los reactivos en productos y por qué.

4. Determinar, ∆ H r ,° ∆ Sr ,

° ∆Gr° A 298.15 K para las siguientes reacciones,

explicando en cada caso si la reacción es o no espontánea, si es exotérmica o endotérmica y si aumenta o disminuye el desorden al transformarse los reactivos

en productos, en esas condiciones. Buscar los datos de ∆ H m,f ,° ∆ Sm,

° ∆Gm, f° que se

requieran en la literatura.

Fórmula ∆ H m,f° ∆ Sm

° ∆Gm ,f°

Unidades kJmol

JmolK

kJmol

NH3 -46.11 192.45 -16.45N2 0 191.61 0H2 0 130.68 0

CaCO3 -1206.9 88.7 -1128.8CaO -635.09 39.8 -604CO2 -393.51 213.78 394.35CH4 -74.87 188.66 -50.8O2 0 205.13 0

CO2 -393.51 213.78 -394.35H2O -285.83 69.91 -237.13

SnCl4 -511.3 258.6 -440.2Sn(OH)4 -270.5,-268.9 29 -227.5,-226

HCl -92.3 186.9 -95.3TiO2 -945 50.30 -890

C 0 5.69 0Cl2 0 223.07 0

TiCl4 -763.20 354.90 -726.80CO -110.5 197.66 -137.16

a)2NH3( g)→N 2(g)

+3H 2( g)

∆H°

∆ H °=[(0)+3 (0)]−⌊2(−46.11) ⌋ kJmol

=92.22 kJmol

∆ H ° ¿ Endotérmico.

∆ S°

∆ S°=[ (191.61 )+3¿−[2(192.45)] ] JmolK

=198.75 JmolK

∆ S°>0→Disminuye el desorden

∆G°

∆G°=[ [0+3 (0)]−⌊2(−16.45)⌋ ] kJmol

=32.9 kJmol

∆G°>0→ No espontanea

b)CaCO3( s )→CaO (s )+CO2( g)

∆H°

∆ H °=[−635.09−393.51 ]— [1206.9 ] kJmol

=178.3 kJmol

∆ H ° ¿,Endotérmico.

∆ S°

∆ S°=[39.8+213.78 ]− [88.7 ] JmolK

=164.88 JmolK

∆ S°>0→Disminuye el desorden

∆G°

∆G°=[−604−394.35 ]— [1128.8 ] kJmol

=130.45 kJmol

∆G°>0→ No espontanea

c)CH 4( g)+2O2(g )

→CO2( g)+2H 2O(l )

∆H°

∆ H °=[−393.51+2 (−285.83 ) ]— [−74.87 ] kJmol

=−890.3 kJmol

∆ H ° ¿, Exotérmica

∆ S°

∆ S°=[213.78+139.82 ]−[188.66+410.26 ] JmolK

=−245.32 JmolK

∆ S°<0→Aumenta el desorden

∆G°

∆G°=[−394.35−474.26 ]— [−50.8 ] kJmol

=−817.81 kJmol

∆G°<0→ Espontanea

d)SnCl4( l)+4H 2O(l)→Sn(OH )4( S)+4HCl(g )

∆H°

∆ H °=[ (−268.9 )+4(−92.3)]−[ (−511.3)+4(−285.83) ] kJmol

=1016.52 kJmol

∆ H ° ¿, Endotérmica

∆ S°

∆ S°=[(29)+4(186.9)]− [(258.6)+4 (69.91)] JmolK

=238.36 JmolK

∆ S°>0→ Disminuye el desorden

∆G°

∆G°=[ (−226 )+4(−95.3)]−[ (−440.2 )+4 (−237.13)] kJmol

=781.52 kJmol

∆G°>0→No espontanea

e)H 2( g)+ 12O2(g )→H 2O( l)

∆H°

∆ H °=−285.83 kJmol

∆ H ° ¿, Exotérmica

∆ S°

∆ S°=[69.91 ]−[130.68+102.565 ] JmolK

=−163.335 JmolK

∆ S°<0→Aumenta el desorden

∆G°

∆G°=−237.13 kJmol

∆G°<0→ Espontanea

f)TiO2( g)+2C (g )+2Cl2(g )

→TiCl4 (l )+2CO( g )

∆H°

∆ H °=[−763.20−221 ]−[−945 ] kJmol

=−39.2 kJmol

∆ H ° ¿, Exotérmica

∆ S°

∆ S°=[354.9+395.2 ]−[50.30+11.38+446.14 ] JmolK

=242.28 JmolK

∆ S°>0→ Disminuye el desorden

∆G°

∆G°=[−726.8−274.32 ]− [−890 ] kJmol

=−111.2 kJmol

∆G°<0→Espontanea

5. En un experimento, se determine la variación del potencial eléctrico como función de la temperatura para una celda de Daniell, obteniéndose los siguientes datos:

T/(K) 283.15 288.85 293.05 298.35 303.25 307.95E°/(V) 1.1051 1.1041 1.1034 1.1025 1.1017 1.1008

La reacción global que se lleva a cabo en la celda es: Cu2+(ac) + Zn (s) → Cu (s) + Zn2+(ac). Con esta información, determinar ΔHºr, ΔSºr y ΔGºr a 298.15 K, explicando la interpretación física de la variación de cada una de las propiedades termodinámicas en esas condiciones.

Compuesto ∆ H ° ∆ S° ∆G°

Unidades kJmol

JmolK

kJmol

Cu2+¿ ¿ 64.77 99.6 65.49Zn 0 41.63 0Cu 0 33.15 0Zn2+¿¿ -153.89 -112.1 -147.06

Cuac ¿2+¿+Zn(s)→Cu(s)+Zn(ac )

2+¿ ¿

∆H°

∆ H °=[ [−153.89 ]−[64.77 ] ] kJmol

=−218 .66 kJmol

∆ H ° ¿La reacción es exotérmica y libera más energía de la que se necesita para

que ocurra la reacción que posteriormente entra en equilibrio térmico con los alrededores.

∆ S°

∆ S°=[ [33.15−112.1 ]−[99.6+41.63 ] ] JmolK

=−220 .18 JmolK

∆ S°<0→ Se aumenta el desorden

∆G°

∆G°=[ [−147.06 ]−[65.49 ] ] kJmol

=−212 .55 kJmol

∆G°<0→La reacción es espontanea, favorece a la formación de productos.

6. El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas tóxico que se produce en los motores de combustión interna, el cual tiende a dimerizarse, de acuerdo con la siguiente reacción: 2 NO2 (g) → N2O4 (g). Los datos de ∆Hfº y Sº a 298.15 K se presentan a continuación en la siguiente tabla:

Compuesto: ∆ H ° f / ( kJmol

) S° /( JmolK

)

NO2 (g) 33.18 240.06N2O4 (g) 9.16 304.29

a) Calcular ΔHºr, ΔSºr y ΔGºr a 298.15 K

∆ H °=[ [9.16 ]− [66.36 ] ] kJmol

=−57.2 kJmol

∆ S°=[ [304.29 ]−[480.12 ] ] JmolK

=−175.83 JmolK

∆G=∆ H−T ∆ S

−175.83 JmolK ( 1kJ1000 J )=−0.17583 kJ

molK

∆G=−57.2 kJmol

−298.15K (−0.17583 kJmolK )

∆G=−4.77 kJmol

b) Asumiendo que ΔHºr y ΔSºr son independientes de la temperatura ¿En qué condiciones se favorecerá la formación del dímero N2O4, a bajas o altas temperaturas y por qué?

Para la obtención del dímero es necesario tener temperaturas más altas, ya que es más favorable la formación del dímero.

Aplicación del lenguaje termodinámico

1. Definir cuál es el sistema termodinámico.

El sistema estudiado en esta práctica fue el dispositivo que contenía la pila, el aceite de nujol

2. ¿Cuántos componentes tiene el sistema y cuáles son?

El sistema está conformado por dos componentes, la pila y el aceite de nujol.

3. Clasificar este sistema de acuerdo:a) Al número de fases

Es un sistema heterogéneo, ya que tiene dos fases, la del aceite y la pila

b) Por su interacción con el entorno

Es un sistema cerrado, no permite el intercambio de materia pero si de energía.

4. ¿Cuáles son las paredes del sistema y cómo se clasifican?a) Por la interacción mecánica sistema-entorno

No tiene una pared adiabática ya que si intercambia energía con el entorno.

b) Por la interacción térmica sistema-entorno

Tiene una pared diatérmica, permite el intercambio de energía térmico entre el agua y el dispositivo.

c) Por el paso de materia sistema-entorno

Tiene una pared rígida, porque no permite el paso de materia

CONCLUSIÓN

El potencial termodinámico de la reacción se modificó en función a la temperatura. Los datos obtenidos durante la práctica nos permiten mostrar la relación directa que hay entre el trabajo eléctrico y la energía libre de Gibbs, ya que la energía que se usa en la reacción para que esta se lleve a cabo es igual al trabajo eléctrico que le lleva a los componentes llevar a cabo la reacción.

Bibliografía:

R. Chang, Fisicoquímica, 3° ed, McGrawHill, México, 2008

García-Colín L.(1990).Introducción a la termodinámica clásica. México Trillas.

Gilbert W. Castellan, Fisicoquímica, 2°ed, Adison-Wesley iberoamericana, México 1990