5.1 cambios de entalpía estándar de formación y combustión
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 como 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.
¿Qué es la entalpía de formación?
La termoquímica es una rama de la termodinámica química, la ciencia que se ocupa de las relaciones entre el calor, el trabajo y otras formas de energía en el contexto de los procesos químicos y físicos. Como en este capítulo nos centramos en la termoquímica, debemos considerar algunos conceptos de la termodinámica ampliamente utilizados.
Las sustancias actúan como depósitos de energía, lo que significa que se les puede añadir o quitar energía. La energía se almacena en una sustancia cuando aumenta la energía cinética de sus átomos o moléculas. El aumento de la energía cinética puede ser en forma de aumento de las traslaciones (desplazamientos o movimientos en línea recta), vibraciones o rotaciones de los átomos o moléculas. Cuando se pierde energía térmica, las intensidades de estos movimientos disminuyen y la energía cinética baja. El total de todos los tipos posibles de energía presentes en una sustancia se denomina energía interna (U), a veces simbolizada como E.
Cuando un sistema sufre un cambio, su energía interna puede cambiar, y la energía puede transferirse del sistema al entorno, o del entorno al sistema. La energía se transfiere a un sistema cuando éste absorbe calor (q) del entorno o cuando el entorno realiza un trabajo (w) sobre el sistema. Por ejemplo, la energía se transfiere a un alambre metálico a temperatura ambiente si se sumerge en agua caliente (el alambre absorbe el calor del agua), o si se dobla rápidamente el alambre hacia delante y hacia atrás (el alambre se calienta debido al trabajo realizado sobre él). Ambos procesos aumentan la energía interna del cable, lo que se refleja en un aumento de su temperatura. A la inversa, la energía se transfiere fuera de un sistema cuando se pierde calor del mismo, o cuando el sistema realiza un trabajo sobre el entorno.
Entalpía de formación | Química AP | Khan Academy
El «rxn» de arriba es una forma común de abreviar «reacción». Todo lo que significa es que estamos discutiendo la entalpía de una reacción genérica, no de una específica. Explicaré la ecuación anterior utilizando un problema de ejemplo.
Antes de pasar a la solución, fíjate en que he utilizado «entalpía estándar de combustión». Esta es una reacción química muy común, tomar algo y quemarlo en oxígeno. Es tan común que la frase «entalpía estándar de combustión» se utiliza mucho y se le da este símbolo: ΔH°comb.
La clave para resolver este problema es tener a mano una tabla de entalpías de formación estándar. En caso de que no lo hayas visto, mira la ecuación cerca de la parte superior y ve el subíndice f. Lo que vamos a hacer es sumar todas las entalpías de formación del producto y luego restar las entalpías de formación del reactante sumadas. Además, necesitamos que la ecuación esté equilibrada, así que no olvides comprobarlo. Los coeficientes fraccionarios están bien.
Los valores en negrita son los coeficientes y los otros son las entalpías de formación estándar de las cuatro sustancias implicadas. Como el oxígeno es un elemento en su estado estándar, su entalpía de formación es cero.
Entalpías de formación (ejemplo)
301.1: Leyes y teorías científicas301.2: El método científico301.3: Clasificación de la materia por su estado301.4: Clasificación de la materia según su composición301.5: Propiedades físicas y químicas de la materia301.6: ¿Qué es la energía? 301.7: Medición: Unidades estándar301.8: Medición: Unidades derivadas301.9: Incertidumbre en la medición: Exactitud y precisión301.10: Incertidumbre en la medición: Lectura de instrumentos301.11: Incertidumbre en la medición: Cifras significativas301.12: Análisis dimensional
303.1: Moléculas y compuestos303.2: Fórmulas químicas303.3: Modelos moleculares303.4: Clasificación de elementos y compuestos303.5: Compuestos iónicos: Fórmulas y nomenclatura303.6: Compuestos moleculares: Fórmulas y nomenclatura303.7: Compuestos orgánicos303.8: Conceptos de masa de fórmula y mol de los compuestos303.9: Determinación experimental de la fórmula química303.10: Ecuaciones químicas
304.1: Estequiometría de la reacción304.2: Reactante limitante304.3: Rendimiento de la reacción304.4: Propiedades generales de las soluciones304.5: Concentración y dilución de soluciones304.6: Soluciones electrolíticas y no electrolíticas304.7: Solubilidad de compuestos iónicos304.8: Reacciones químicas en soluciones acuosas304.9: Reacciones de precipitación304.10: Reacciones de oxidación-reducción304.11: Números de oxidación304.12: Ácidos, bases y reacciones de neutralización304.13: Reacciones de síntesis y descomposición