Tabla de entalpía de formación
Tal y como la definimos en la clase anterior, la entalpía es una medida del calor ganado o perdido por un sistema a presión constante. También es una función de estado, lo que significa que su valor sólo se refiere al estado actual. Por lo tanto, el cambio en la entalpía está determinado por las cantidades de calor inicial y final, y no le importa cómo se llevó a cabo el proceso entre estos dos puntos. Decimos que el valor es «independiente de la trayectoria».
Puede notar que las unidades en el valor de la Entalpía sólo se muestran como kJ y no como kJ/mol en la reacción. Esta falta de la unidad por mol es bastante común, pero se entiende que la unidad por mol está ahí aunque no se escriba, algo así como un coeficiente 1 en una reacción química equilibrada. Observando la reacción anterior se puede ver que el valor de entalpía para la reacción es para 1 mol de metano o 2 moles de oxígeno o 1 mol de dióxido de carbono, etc.
Los valores de entalpía para muchas sustancias ya se han determinado experimentalmente y están disponibles en tablas de constantes físicas. Los valores se toman generalmente en lo que se denomina «estado estándar». Este es el estado más estable de una sustancia a 1 atm de presión y a una temperatura determinada, normalmente 25oC y una concentración de 1M para todas las sustancias en solución.
Entalpía de formación del agua
La entalpía estándar de formación se define como el cambio de entalpía cuando un mol de una sustancia en el estado estándar (1 atm de presión y 298,15 K) se forma a partir de sus elementos puros en las mismas condiciones.
La entalpía estándar de formación es una medida de la energía liberada o consumida cuando se crea un mol de una sustancia en condiciones estándar a partir de sus elementos puros. El símbolo de la entalpía estándar de formación es ΔHf.
Esta ecuación establece esencialmente que el cambio de entalpía estándar de formación es igual a la suma de las entalpías estándar de formación de los productos menos la suma de las entalpías estándar de formación de los reactivos.
El carbono existe naturalmente en forma de grafito y diamante. La diferencia de entalpía entre el grafito y el diamante es demasiado grande para que ambos tengan una entalpía estándar de formación de cero. Para determinar qué forma es cero, se elige la forma más estable del carbono. Ésta es también la forma con la menor entalpía, por lo que el grafito tiene una entalpía estándar de formación igual a cero. La tabla 1 proporciona valores de muestra de las entalpías estándar de formación de varios compuestos.
Calculadora de entalpía
⚛ La entalpía estándar de formación (calor estándar de formación), ΔfHo, de cualquier compuesto se define como el cambio de entalpía de la reacción por la que se forma a partir de sus elementos en su estado estándar.
La entalpía molar estándar de formación (calor molar estándar de formación) de un compuesto se define como el cambio de entalpía que se produce cuando se forma un mol del compuesto en su estado estándar a partir de sus elementos en sus estados estándar.
La entalpía estándar de formación del agua líquida se definiría como el cambio de entalpía cuando los elementos hidrógeno y oxígeno en sus estados estándar reaccionan para producir agua líquida. Esto está representado por la ecuación de palabras que aparece a continuación:
El cambio de entalpía necesario para producir los elementos hidrógeno, nitrógeno y cloro en sus estados estándar es la suma del cambio de entalpía para romper las moléculas de cloruro de hidrógeno y para romper las moléculas de amoníaco.
Utilice la aplicación directa de la Ley de Hess para calcular el cambio de entalpía; es decir, los reactantes se rompen para producir elementos en sus estados estándar, los productos se forman a partir de elementos en sus estados estándar:
Cálculo de la entalpía de reacción
ΔHrxn se calcula utilizando la entalpía de formación estándar de cada compuesto o molécula de la reacción. Se suman las entalpías de todos los reactantes y se resta de ese valor la suma de las entalpías de los reactantes.
Es importante señalar que los valores de entalpía que se encuentran en la mayoría de las tablas de referencia son para 1 mol de esa sustancia en unidades de kilojulios (kJ). Eso significa que es la energía asociada a la formación de 1 mol de esa sustancia; por lo tanto, hay que multiplicar ese valor por el número de moles de esa sustancia en la reacción dada para encontrar la entalpía TOTAL de esa sustancia.
Una sustancia también puede aparecer más de una vez, en cada uno de sus estados físicos. Recordemos que la entalpía es una función de estado, lo que significa que tiene varios valores en diferentes estados físicos. El símbolo nudo (°) denota las condiciones estándar de 25°C y 1 atm de presión.
¿Cuál es la entalpía estándar de la reacción (ΔH°rxn) para la combustión del propano utilizando la siguiente ecuación química balanceada? Los valores de entalpía estándar para los reactivos y los productos se dan en la siguiente tabla.