Sistemas fisicoquímicos

Es la parte de la química que se encarga del
estudio de todo lo relacionado con la
energía térmica, su transferencia y su
transformación.

Es una porción del universo delimitada con el
propósito de estudiarlo.
Todo lo
que queda
ALREDEDORES por fuera
del sistema

SISTEMA
No
necesariamente
debe ser real
FRONTERA
físicamente

 Sistema abierto Puede existir
transferencia
de materia y
energía

 Sistema cerrado No hay
transferencia
de material

No hay
transferencia
 Sistema aislado de energía y
materia

 Sistema homogéneo

En donde se distingue un solo material

 Sistema heterogéneo

En donde se distinguen más de
dos materiales

 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

 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

 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.

 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

T

PTO DE
EBULLICIÓN

PTO DE
FUSIÓN

ENERGÍA

El calor necesario para elevar la temperatura
de un gramo de sustancia, un grado
centígrado. Es una propiedad característica
de cada material.

Calor Calor
absorbido cedido

 Q=m . Ce . ∆T
Donde Q = Cantidad de calor
m= masa
 Q=n . Ce . ∆T Ce= calor específico
n= moles
∆T= variación de temperatura
 ∆T= T2 – T1

 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 Operación Resultado

Q=? ∆T = T2-T1
m=20g ∆T=80ºC-25ºC
T1=25ºC ∆T=55ºC
T2=80ºC Q=495J
Q=m . Ce . ∆T
Q=20g . 0,45 J/gºC . 55ºC
Q=495J

 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

Productos

HP

HR Reactivos

Contenido calórico
Productos > Contenido calórico
reactivos

H Productos > H Reactivos

∆H= +
Proceso endotérmico

Productos

HP

HR Reactivos

Contenido calórico
Productos < Contenido calórico
reactivos

H Productos < H Reactivos

∆H= -
Proceso exotérmico

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

 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

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

∆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

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

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”

 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

Así el HNO2(ac) está en el
primer miembro de la reacción d: NH4NO2(ac) NH3(ac) + HNO2(ac);
“d” por lo que hemos de ∆H = + 38,04 KJ
seleccionar la inversa de ésta:
Como el NH4NO2(ac)no está en la
reacción a obtener, hemos de e: NH4NO2(s) NH4NO2(ac);
buscar otra en la que aparezca en ∆H = +19,85 KJ
el 2º miembro, para eliminarlo, la
reacción “e”
También hemos de eliminar el
NH3(ac),que hemos de colocar en c: (1/2)2NH3(ac) N2(g) + 3H2(g) + (ac)
el primer miembro, con la inversa ∆H = -1/2 (- 170,54)
de la mitad de la reacción “c”

Y para eliminar el NH4NO2(s) que se
ha incluido en el primer miembro a: N2(s) + 2H2O (l)  NH4NO2(s)
con la reacción “e”, hemos de ∆H = 300,12 KJ
tomar la inversa de la reacción “a”
Finalmente, para eliminar los 2 H2O b:2H2(g) + O2(g)  2H2O(l) ;
(l) introducidos con ésta última, se ∆H = 2(- 284,24) KJ
ha de multiplicar la reacción “b” x 2
Al sumarlas todas, eliminando y/o
Simplificándo las sustancias que ½ N2(g) + ½ H2(g) + O2(g)HNO2(ac)
aparecen en ambos miembros, y ∆H = -125,2 KJ,
sumando también los Ä H

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

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:
Q
∆S =
T(K)

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 Operación Respuesta
∆S = ?
Q = 6,03KJ K= ºC+273 Q = 6.03KJ . 1000 J
T = 0ºC K = 273 1KJ
Q= 6030J ∆S = 22,1 J/K
∆S =
Q
T(K)
∆S = 6030J/273K
∆S = 22,1 J/K

Ley de Hess
∆H= Hproductos - Hreactivos
Q=m . Ce . ∆T
∆T= T2 – T1
Evaporación
Variación de la
Entalpia Neutralización
temperatura Calor Disociación
sensible formación
Energía
Cambio de calórica
estado a Calor ∆H + Rx endotérmica
temperatura latente ∆H – Rx exotérmica
constante
sistema
Presión y Entropía
Sólido temperatura Abierto
Líquido Adiabático
gaseoso ∆S = Q/T
Evaporación Cerrado
Sublimación
Fusión-congelación
Ebullición-condensación

Sistemas fisicoquímicos

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Destacado

Similar a Sistemas fisicoquímicos

Último

En este documento

Sistemas fisicoquímicos