Por Tracy McConnell Actualizado el 24 de marzo de 2022
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La entalpía está relacionada con el calor que se desprende de una reacción o que se requiere para que se lleve a cabo una reacción. Está relacionado con la fuerza de los enlaces de una sustancia porque hay energía potencial en esos enlaces.
Para comprender la entalpía, primero es necesario comprender la energía y la termodinámica. ¿Qué es la termodinámica? Es el cuantitativo estudio de transferencias y transformaciones de energía.
Hay muchas formas de energía:energía eléctrica, energía potencial versus energía cinética, energía química (enlace) o calor. Los átomos o las moléculas pueden tener energía eléctrica en el sentido de que los electrones pueden ganarse o donarse. La energía eléctrica es extremadamente importante porque el comportamiento de los electrones determina cómo reacciona un átomo, molécula o sustancia.
La energía eléctrica de moléculas se relaciona con el concepto de estabilidad:lo que los electrones quieren hacer. Orbitales quieren para ser llenado. Las cargas positivas y negativas se atraen entre sí para obtener el menor nivel de energía posible. Las partículas con la misma carga se repelerán unos a otros. Esto ayuda a predecir qué harán los electrones.
En la formación de enlaces entre átomos, se libera o se requiere energía. La cantidad de energía que se requiere para unir elementos se conoce como **energía de enlace.**
Transferencias y Transformaciones de Energía:
La Ley de Conservación de la Energía afirma que la energía ni se crea ni se destruye.
El concepto de sistema y entorno en un sistema cerrado es muy importante en termodinámica. Cuando mides los cambios de temperatura, lo que estás midiendo es la transferencia de energía del sistema al entorno (o viceversa). La cantidad total de energía no cambia, solo se transfiere.
**Entalpía **(H ) es la función termodinámica que describe el flujo de calor y se expresa en kJ/mol. Es importante tener en cuenta que la entalpía no es estrictamente una medida de calor, sino que está relacionada con la presión y el volumen, como puedes ver en la siguiente fórmula.
La entalpía de formación es la diferencia de entalpía entre un compuesto y los elementos que lo componen.
H =E + pV
H =entalpía, E =energía, p =presión, V =volumen
**Primera Ley de la Termodinámica **establece que la energía de un sistema más su entorno permanece constante y es una suma del calor (q ) y la obra (w ) que están teniendo lugar en ese sistema.
ΔE =q + w
El trabajo es también un flujo de energía entre un sistema y su entorno. Una forma sencilla de visualizar el trabajo como una transferencia de energía es imaginar pistones que se mueven cuando se ejerce una fuerza sobre ellos.
**Ley de Hess:** Cuando hay dos o más ecuaciones químicas balanceadas para mostrar los pasos de una reacción, el cambio de entalpía para la ecuación neta es la suma del cambio en entalpías para cada ecuación individual.
Esto respalda el hecho de que la entalpía es una función de estado, lo que significa que el camino tomado no afecta el resultado final en términos de medición de entalpía. Esto está en línea con la ley de conservación de la energía en la que la energía ni se crea ni se destruye.
Cuando las sustancias pasan de una fase a otra (sólido, líquido, gaseoso), la transferencia de energía se puede describir con la siguiente fórmula:
**_q =nCm** Δ_**T **
q =calor, n =moles, C_m =capacidad calorífica molar, Δ_T= cambio de temperatura
Capacidad calorífica específica =la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 kg de material en 1 grado Celsius
Capacidad calorífica específica molar =la cantidad de energía necesaria para elevar la temperatura de 1 mol de material en 1 unidad
**Ejemplo 1:** Calcule el cambio de temperatura que resulta de agregar 250 J de energía térmica a 0,50 moles de mercurio.
Visualice el diagrama del sistema de calefacción y sus alrededores con la dirección de la flecha yendo hacia el sistema.
Utilice la fórmula:_q =nCmΔT_
Como te piden el cambio de temperatura, reordenas la fórmula:
ΔT =q/nCm
Busque la capacidad calorífica molar del mercurio:28,3 J/mol K
ΔT =250 J/(p.50 mol)(28,3 J/mol K)
ΔT =17,7 K
Calculando la entalpía de formación Implica escribir ecuaciones químicas balanceadas y combinar el cambio de entalpía de cada paso. Debes reducir las ecuaciones de tal manera que resuelvas para un solo átomo del átomo que se especifica en la pregunta. El proceso está bien definido en el siguiente ejemplo.
**Ejemplo 2:** Calcule el cambio de entalpía por mol de monóxido de carbono para la reacción del monóxido de carbono con oxígeno para dar dióxido de carbono.
El carbono quemado con oxígeno limitado dará como resultado monóxido de carbono (CO); sin embargo, cuando hay suficiente oxígeno, el producto será dióxido de carbono (CO2).
2 C (s) –> + O2 (g) –> 2 CO (g)
ΔH =-221,0 kJ
2 C (s) + O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-393,5 kJ
Reorganice la primera ecuación e invierta el ΔH, luego equilibre la segunda ecuación.
2 CO 9g) –> 2 C (s) + O2 (g)
ΔH =+221,0 kJ
2 C (s) + 2 O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(2 moles)(-393,5 kJ) =-787,0 kJ
Cancela las '2 C(s)' y el 'O2' del lado derecho de la primera ecuación con los equivalentes en el lado izquierdo de la segunda ecuación para lograr lo siguiente:
2 CO (g) + O2 (g) –> 2 CO2 (g)
ΔH =(221,0 kJ) + (-787,0 kJ) =-566,0 kJ
Dado que la ecuación pide 1 mol de CO2, no 2, divida todas las partes de la ecuación por 2 para lograrlo.
CO (g) + 1/2 O2 (g) –> CO2 (g)
ΔH =-566,0 kJ/2 =-283,0 kJ
Calorimetría es la medida científica de la transferencia de calor de un sistema a sus alrededores o viceversa. Hay dos tipos de calorímetros; uno en el que la presión permanece constante y el otro donde la presión puede cambiar. En un sistema con presión constante, si hay un cambio de volumen, entonces se ha producido un trabajo de expansión. Un escenario en el que esto puede ocurrir es cuando un proceso químico involucra gases.
