TERMODINÁMICA (TERMOQUÍMICA)

Transcripción

1 transparent 5 de diciembre de 2013

2 Principios de la Termodinámica I

3 Principios de la Termodinámica I Joule demostro W Q Ambos son distintas manifestaciones de la Energía.

4 Principios de la Termodinámica I Joule demostro W Q Ambos son distintas manifestaciones de la Energía. 1 Principio Cero: Temperatura propiedad del sistema. E c = 3 a KT = v T 2

5 Principios de la Termodinámica I Joule demostro W Q Ambos son distintas manifestaciones de la Energía. 1 Principio Cero: Temperatura propiedad del sistema. E c = 3 a KT = v T 2 2 Primer Principio: La Energía ni se crea ni se destruye, tan sólo se transforma. U = Q + W W = p ext V Q y W positivos si aumentan la energía del sistema y negativos si la disminuyen.

6 Principios de la Termodinámica II 1 Si V=cte W = 0 U = q v

7 Principios de la Termodinámica II 1 Si V=cte W = 0 U = q v 2 Si P=cte H = U + pv H = q p

8 Principios de la Termodinámica II 1 Si V=cte W = 0 U = q v 2 Si P=cte H = U + pv H = q p 3 Reacciones entre ĺıquidos o sólidos V 2 V 1 V = 0 U = H

9 Principios de la Termodinámica II 1 Si V=cte W = 0 U = q v 2 Si P=cte H = U + pv H = q p 3 Reacciones entre ĺıquidos o sólidos V 2 V 1 V = 0 U = H 4 Reacciones entre gases H = U + p V H = U + νrt Teniendo en cuenta las capacidades caloríficas molares a P o V cte, Q x = nc x T C p = C v + R

10 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas.

11 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido.

12 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo.

13 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto.

14 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto. 4 La entalpia de formación de cualquier elemento en su forma más estable en estado estandar es cero.

15 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto. 4 La entalpia de formación de cualquier elemento en su forma más estable en estado estandar es cero. 5 Reacción exotérmica H < 0

16 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto. 4 La entalpia de formación de cualquier elemento en su forma más estable en estado estandar es cero. 5 Reacción exotérmica H < 0 6 Reacción endotérmica H > 0

17 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto. 4 La entalpia de formación de cualquier elemento en su forma más estable en estado estandar es cero. 5 Reacción exotérmica H < 0 6 Reacción endotérmica H > 0

18 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica I Termoquímica Intercambio energético en las reacciones químicas. REGLAS DE LA TERMOQUÍMICA 1 Ley de Hess: El intercambio calorífico en una reacción química a P cte o V cte es independiente del camino seguido. 2 El valor de H es directamente proporcional a la cantidad de producto o reactivo. 3 Los valores de H para 2 reacciones inversas son iguales en magnitud pero de sentido opuesto. 4 La entalpia de formación de cualquier elemento en su forma más estable en estado estandar es cero. 5 Reacción exotérmica H < 0 6 Reacción endotérmica H > 0 Se definen H 0 m = H 0 reac = H 0, H 0 f y H0 d,m.

19 Principios de la Termodinámica II - Termoquímica II CALCULO DE H 0 PARA UNA REACCIÓN 1 Gracias a la ley de Hess, cuando tengamos reacciones por etapas, H reacc = H 1 + H A partir de las entalpias de formación de los reactivos y productos H 0 reacc = ν p H 0 f (productos) ν r H 0 f (reactivos) 3 A partir de las energías de enlace H 0 reacc = ν r (E enlaces rotos) ν r (E enlaces formados)

20 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados

21 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev T [S] = Clausius ó J K

22 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S.

23 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso.

24 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso. S total = S sistema + S entorno

25 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso. S total = S sistema + S entorno S sólido < S líquido < S gas

26 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso. S total = S sistema + S entorno S sólido < S líquido < S gas

27 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso. S total = S sistema + S entorno S sólido < S líquido < S gas En cualquier proceso, la S total 0. Sólo será cero si el proceso es reversible.

28 Principios de la Termodinámica III 1 Segundo Principio: Termodinamicamente todo sistema evoluciona hacia estados más desordenados Entropia, S. S = Qrev [S] = Clausius ó J K T El de la T a y/o el Volumen S. Da cuenta de la reversibilidad (equilibrio) de un proceso. S total = S sistema + S entorno S sólido < S líquido < S gas En cualquier proceso, la S total 0. Sólo será cero si el proceso es reversible. 2 Tercer Principio:Imposibilidad de alcanzar el cero absoluto de temperaturas. A esta temperatura la entropia de una sustancia pura es cero.

29 Energía libre de Gibbs o Entalpía libre La espontaneidad de un proceso (o reacción química) depende de H y S. Esto se mide gracias a la función de estado Energía libre de Gibbs, G. G < 0 Espontaneo G > 0 No Espontaneo G = H T S = G = 0 Equilibrio T eq = H S

30 Energía libre de Gibbs o Entalpía libre La espontaneidad de un proceso (o reacción química) depende de H y S. Esto se mide gracias a la función de estado Energía libre de Gibbs, G. G < 0 Espontaneo G > 0 No Espontaneo G = H T S = G = 0 Equilibrio T eq = H S Definición de G 0 f y G0 m.

31 Energía libre de Gibbs o Entalpía libre La espontaneidad de un proceso (o reacción química) depende de H y S. Esto se mide gracias a la función de estado Energía libre de Gibbs, G. G < 0 Espontaneo G > 0 No Espontaneo G = H T S = G = 0 Equilibrio T eq = H S Definición de G 0 f y G0 m. CALCULO DE G 0 PARA UNA REACCIÓN G 0 reacc = ν p G 0 f (productos) ν r G 0 f (reactivos) Reacción espontánea G 0 reacc < 0 Reacción no espontánea G 0 reacc > 0

32 Tipos de Reacciones Químicas G = H T S I R. Exotérmica H < 0 Desorden S > 0 } G < 0 (Espontanea Ta ) II R. Endotérmica H > 0 Desorden S > 0 } G < 0 (Espontanea a Ta ) III R. Exotérmica H < 0 Desorden S 0 } G < 0 (Espontanea a Ta ) IV R. Endotérmica H > 0 Desorden S 0 } G > 0 (No Espontanea)