Sistemas fisicoquímicos
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PROFA. FRANCY RAMOS
![Page 2: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/2.jpg)
Es la parte de la química que se encarga del
estudio de todo lo relacionado con la
energía térmica, su transferencia y su
transformación.
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Es una porción del universo delimitada con el
propósito de estudiarlo.
SISTEMA
FRONTERA
ALREDEDORES
No
necesariamente
debe ser real
físicamente
Todo lo
que queda
por fuera
del sistema
![Page 4: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/4.jpg)
Sistema abierto
Sistema cerrado
Sistema aislado
Puede existir
transferencia
de materia y
energía
No hay
transferencia
de material
No hay
transferencia
de energía y
materia
![Page 5: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/5.jpg)
Sistema homogéneo
En donde se distingue un solo material
Sistema heterogéneo
En donde se distinguen más de
dos materiales
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Caloría: cantidad de calor necesaria para
elevar la temperatura de un gramo de agua
de 14,5 a 15,5ºC
Joule: es la energía necesaria para mover un
objeto una distancia de un metro
aplicándosele una fuerza de 1 Newton, es
decir fuerza por distancia.
1 caloría=4,184 joule
1 kilocaloría = 1000 calorías
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ESTADO SÓLIDO
Cohesión elevada.
Forma definida.
Incompresibilidad (no pueden comprimirse).
Resistencia a la fragmentación.
Fluidez muy baja o nula.
Algunos de ellos se subliman.
Volumen constante
![Page 8: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/8.jpg)
ESTADO LÍQUIDO
Cohesión menor.
Movimiento energía cinética.
No poseen forma definida.
Toma la forma de la superficie o el recipiente que lo
contiene.
En el frío se comprime.
Posee fluidez a través de pequeños orificios.
Puede presentar difusión.
Volumen constante.
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ESTADO GASEOSO
Cohesión casi nula.
Sin forma definida.
Su volumen es variable dependiendo del recipiente que lo
contenga.
Pueden comprimirse fácilmente.
Ejercen presión sobre las paredes del recipiente
contenedor.
Las moléculas que lo componen se mueven con libertad.
Ejercen movimiento ultra dinámico.
Tienden a dispersarse fácilmente
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PTO DE
EBULLICIÓN
PTO DE
FUSIÓN
T
ENERGÍA
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El calor necesario para elevar la temperatura
de un gramo de sustancia, un grado
centígrado. Es una propiedad característica
de cada material.
Calor
absorbido
Calor
cedido
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Q=m . Ce . ∆T
Q=n . Ce . ∆T
∆T= T2 – T1
Donde Q = Cantidad de calor
m= masa
Ce= calor específico
n= moles
∆T= variación de temperatura
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Problema nº1
Calcule la cantidad de energía calórica necesaria para ca
calentar 20g de hierro desde 25ºC hasta 80ºC. Calor
especifico del hierro es 0,45 J/g . ºC.
Datos
Q=?
m=20g
T1=25ºC
T2=80ºC
Operación
∆T = T2-T1
∆T=80ºC-25ºC
∆T=55ºC
Q=m . Ce . ∆T
Q=20g . 0,45 J/gºC . 55ºC
Q=495J
Resultado
Q=495J
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Es el contenido calórico, simbolizada por la
letra H.
La ∆H (variación de entalpia) es una
magnitud extensiva, es decir, es proporcional
a la cantidad de sustancia que se produce,
por lo tanto
∆H= Hproductos - Hreactivos
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Productos
Reactivos
HP
HR
Contenido calórico Contenido calórico
Productos reactivos
H Productos H Reactivos
>>
∆H= +
Proceso endotérmico
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Productos
Reactivos
HP
HR
Contenido calórico Contenido calórico
Productos reactivos
H Productos H Reactivos
<<
∆H= -
Proceso exotérmico
![Page 18: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/18.jpg)
Cantidad de energía que hay que suministrar
en un par de átomos para romper la
interacción química presente entre ellos. Su
valor es característico para cada tipo de
unión.
Si los enlaces que se rompen son débiles y los formados
fuertes, la reacción es exotérmica
Si los enlaces que se rompen son fuertes y los formados
débiles, la reacción es endotérmica
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Problema 2.
A partir de las entalpías de enlace, determinar la entalpía para
la reacción de hidrogenación del 1,3-butadieno(CH2 = CH - CH
=CH2) a butano (CH4 - CH2 - CH2 -CH4) la reacción es
CH2 = CH - CH = CH2 + 2H2 CH4 - CH2 - CH2 - CH4
ENTALPIAS DE ENLACE
C=C =614 KJ/mol
H-H= 436KJ/mol
C-C=348KJ/mol
C-H=413KJ/mol
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Razonamiento
Se rompen los dos enlaces dobles C= C y los
enlaces H - H de la molécula de hidrógeno
CH2 = CH - CH =CH2 y H2
Se forman dos enlaces simples C-C que sustituyen
a los dobles, y 4 enlaces C - H, por lo que las
energías.
CH4 - CH2 - CH2 -CH4
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∆H enlace = ∆H enlaces rotos - ∆H enlaces formados
∆H enlaces rotos = 2∆H C=C + 2∆H H-H
∆H enlaces rotos = 2(614 KJ/mol) + 2(436KJ/mol)
∆H enlaces rotos =2100 KJ/mol
∆H enlaces formados = 2∆H C-C + 4 ∆H H-H
∆H enlaces formados= 2(348KJ/mol)+4(413KJ/mol)
∆H enlaces formados = 2348 KJ/mol
∆H enlace = 2100 KJ/mol - 2348 KJ/mol
∆H enlace = -248 KJ/mol
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Debido a que la entalpia es un contenido
energético, se puede asociar a un proceso
químico y se denomina de acuerdo al tipo de
cambio químico.
Entalpia de combustión
Entalpia de neutralización
Entalpia de disociación
Entalpia de descomposición
Entalpia de formación
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Propuesta por Germain Henri Hess en 1840
«si una serie de reactivos reaccionan
para dar una serie de productos, el calor de
reacción liberado o absorbido es
independiente de si la reacción se lleva a
cabo en una, dos o más etapas»
En otras palabras
“los cambios de entalpía son aditivos”
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Problema 3.Tomando como base las ecuaciones termoquímicas a
25ºC que se indican a continuación, calcular la entalpía
De formación del ácido nitroso en disolución acuosa
que se indica con el subíndice (ac). La reacción de
formación del ácido nitroso en disolución acuosa es:
½ N2(g) + ½ H2(g) + O2(g) HNO2(ac)
a) NH4NO2 (s) N2 (g) + 2H2O (l) ; ∆H = - 300,12 KJ
b) H2(g) + ½ O2 (g) H2O (l) ; ∆H = - 284,24 KJ
c) N2(g) + 3H2(g) + (ac) 2NH3(ac) ; ∆H = - 170,54 KJ
d) NH3 ((ac)+ HNO2(ac) NH4NO2(ac); ∆H = - 38,04 KJ
e) NH4NO2 (s) NH4NO2 (ac); ∆H = + 19,85 KJ
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Así el HNO2(ac) está en el
primer miembro de la reacción
“d” por lo que hemos de
seleccionar la inversa de ésta:
d: NH4NO2(ac) NH3(ac) + HNO2(ac);
∆H = + 38,04 KJ
Como el NH4NO2(ac)no está en la
reacción a obtener, hemos de
buscar otra en la que aparezca en
el 2º miembro, para eliminarlo, la
reacción “e”
e: NH4NO2(s) NH4NO2(ac);
∆H = +19,85 KJ
También hemos de eliminar el
NH3(ac),que hemos de colocar en
el primer miembro, con la inversa
de la mitad de la reacción “c”
c: (1/2)2NH3(ac) N2(g) + 3H2(g) + (ac)
∆H = -1/2 (- 170,54)
![Page 26: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/26.jpg)
Y para eliminar el NH4NO2(s) que se
ha incluido en el primer miembro
con la reacción “e”, hemos de
tomar la inversa de la reacción “a”
a: N2(s) + 2H2O (l) NH4NO2(s)
∆H = 300,12 KJ
Finalmente, para eliminar los 2 H2O
(l) introducidos con ésta última, se
ha de multiplicar la reacción “b” x 2
b:2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ;
∆H = 2(- 284,24) KJ
Al sumarlas todas, eliminando y/o
Simplificándo las sustancias que
aparecen en ambos miembros, y
sumando también los Ä H
½ N2(g) + ½ H2(g) + O2(g)HNO2(ac)
∆H = -125,2 KJ,
![Page 27: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/27.jpg)
d: NH4NO2(ac) NH3(ac) + HNO2(ac); ∆H = + 38,04 KJ
e: NH4NO2(s) NH4NO2(ac); ∆H = + 19,85 KJ
c: NH3(ac) 1/2N2(g) + 3/2H2(g) + (ac) ∆H = -1/2 (- 170,54)
a: N2(g) + 2H2O (l) NH4NO2(s) ∆H = 300,12 KJ
b:2H2(g) + O2(g) 2H2O(l) ; ∆H = 2(- 284,24) KJ
½ N2(g) + ½ H2(g) + O2(g) HNO2(ac) ∆H = -125,2 KJ
![Page 28: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/28.jpg)
Es una medida del grado de orden o desorden
de las partículas que constituyen una
sustancia.
La entropía (∆S) aumenta a medida que
disminuye la presión, aumenta la
temperatura y la masa, disminuye las
restricciones en los movimientos de
partículas.
Se determina:
∆S = Q
T(K)
![Page 29: Sistemas fisicoquímicos](https://reader037.fdocumento.com/reader037/viewer/2022100219/559f30c51a28aba6168b475d/html5/thumbnails/29.jpg)
Problema 4
¿cuál será la variación de entropía que se produce al fundir 1
mol de agua, sabiendo que el calor molar de fusión del hielo
es 6,03KJ?(1atm y a 0ºC)
Datos
∆S = ?
Q = 6,03KJ
T = 0ºC
Operación
K= ºC+273 Q = 6.03KJ . 1000 J
K = 273 1KJ
Q= 6030J
∆S =
∆S = 6030J/273K
∆S = 22,1 J/K
Respuesta
∆S = 22,1 J/KQ
T(K)
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Energía
calórica
sistema
Abierto Adiabático
Cerrado
Calor
sensible
Calor
latente
Q=m . Ce . ∆T
∆T= T2 – T1
Variación de la
temperatura
Cambio de
estado a
temperatura
constante
Presión y
temperatura
Evaporación
Sublimación
Fusión-congelación
Ebullición-condensación
Sólido
Líquido
gaseoso
Entalpia
∆H= Hproductos - Hreactivos
∆H + Rx endotérmica
∆H – Rx exotérmica
Ley de Hess
Evaporación
Neutralización
Disociación
formación
Entropía
∆S = Q/T