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La entalpía o calor de reacción es básicamente un tipo de energía, y como
toda energía está sujeta a la ley de la conservación de la energía, que es la
suma ponderada de los aportes energéticos de los componentes de un sistema. Por
ende, es posible calcular el ∆H para una reacción a partir de los
valores tabulados de ∆H de otras reacciones más simples, o que en una
suma lógica permite deducir la reacción problema. Por lo tanto, no es necesario
realizar mediciones calorimétricas para todas las reacciones.
Debido a que la entalpía es una función de estado, el cambio de entalpía
total, ∆H, asociado con cualquier proceso químico depende solo de la
cantidad de materia que sufre cambios y de la naturaleza del estado inicial de
los reactivos y el estado final de los productos. Esto significa que, si una
reacción particular se lleva a cabo en un paso o en una serie de pasos r,
la suma de los cambios de entalpía asociados con los pasos individuales ∑∆Hr
debe ser la misma que el cambio de entalpía asociado con el proceso de un paso ∆H.
Todos los tipos de entalpía de reacción que hemos visto hasta ahora son susceptibles de ser modeladas mediante la ley Hess, en consecuencia, podemos tener enunciados para la entalpía de la reacción (Ecuación 11.1) y para la entalpía estándar de la reacción (ecuación 11.2)
Las entalpías de reacción son ponderables
e invertibles, esto quiere decir que:
👉 si la
cantidad de sustancia de un reactivo o producto en la reacción clave es n
veces la presente en la reacción indirecta, toda la reacción indirecta incluida
su entalpía se multiplica n veces.
👉 si un
producto de la reacción problema se encuentra en los reactivos de las
reacciones indirectas, invertimos la posición de reactivos y productos en la
reacción indirecta y multiplicamos por -1 la entalpía de la reacción.
👉Enunciado: Calcule
la entalpía estándar de formación de acetileno (C2H2) a
partir de sus elementos: 2C (grafito) + H2 (g) → C2H2
(g). Las ecuaciones para cada paso y los cambios de entalpía correspondientes
son (a) C (grafito) + O2 ( g)
→ CO2 (g) ∆H0 = -393.5 kJ/mol (b) H2
(g) + ½ O2 (g) → H2O (l) ∆H0 = -285.8
kJ / mol (c) 2C2H2 (g) + 5O2 (g) → 4CO2
(g) + 2H2O (l) ∆H0 = -2598.8 kJ / mol. Pulse aquí.
👉Enunciado: Calcule la entalpía estándar de formación del
disulfuro de carbono (CS2). (a) C (grafito) + O2 ( g) →
CO2 (g) ∆H0 = -393.5 kJ/mol (b) S (rómbico) + O2
(g) → SO2 (g) ∆H0 = -296.4 kJ / mol (c) CS2
(l) + 3O2 (g) → CO2 (g) + 2SO2 (g) ∆H0
= -1073.6 kJ / mol // Pulse aquí.
👉Enunciado: A partir de estos datos,
S(rómbico) + O2(g) → SO2(g) ∆H°rxn = -296.06 kJ/mol y
S(monoclínico) + O2(g) + SO2(g) ∆H°rxn = -296.36 kJ/mol;
calcule el cambio de entalpía para la transformación S(rómbica) →
S(monoclínica); (Monoclínica y rómbica son formas alotrópicas diferentes de
azufre elemental) // Pulse aquí.
👉Enunciado: A partir de los siguientes
datos, C(grafito) + O2(g) → CO2(g) ∆H°rxn = -393.5 kJ/mol; H2(g) + ½O2(g) → H2O(l)
∆H°rxn = -285.8 kJ /mol; 2C2H6(g) + 7O2(g) → 4CO2(g)
+ 6H2O(l) ∆H°rxn = -3119.6 kJ/mol; calcule el cambio de entalpía
para la reacción 2C(grafito) + 3H2(g) → C2H6(g)
// Pulse aquí
👉Enunciado: De los siguientes calores
de combustión, CH3OH(l) + 3/2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(l)
∆H°rxn = -726.4 kJ/mol; C(grafito) + O2(g)
→ CO2(g) ∆H°rxn = -393.5 kJ/mol; H2(g) + 1/2O2(g)
→ H2O(l) ∆H°rxn = -285.8 kJ/mol; calcule la entalpía de formación
del metanol (CH3OH) a partir de sus elementos: C(grafito ) + 2H2(g)
+ ½O2(g) → CH3OH(l) // pulse aquí
👉Enunciado: Calcule
el cambio de entalpía estándar para la reacción 2Al(s) + Fe2O3(s) → 2Fe(s) + Al2O3(s)
dado que 2Al(s) + 3/2O2(g)
→ Al2O3(s) ∆H°rxn = -1669.8 kJ/mol; 2Fe(s)
+ 3/2O2(g)
→ Fe2O3(s) ∆H°rxn = -822.2 kJ/mol // pulse aquí
En algunas
ocasiones, algún coeficiente de un reactivo o producto se calcula
indirectamente a través de los coeficientes de las reacciones involucradas,
si el valor
anterior es positivo significa que el número estequiométrico quedó del lado de
los reactivos; por el contrario, si es un valor negativo significa que es un
número o kilométrico que va del lado de los productos. Otro alternativo sería
realizar la suma de las ecuaciones químicas completas pero en este caso
estaríamos sumando los coeficientes de todas las sustancias, incluso de
aquellas de las cuales ya conocemos sus valores, porque los ajustamos
manualmente al hacer el cálculo de la entalpía estándar o entalpía de la
reacción.
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