Ejemplo de definición de calor de formación
La entalpía de formación estándar o calor de formación estándar de un compuesto es el cambio de entalpía durante la formación de 1 mol de la sustancia a partir de sus elementos constitutivos, con todas las sustancias en sus estados estándar. La IUPAC recomienda el valor de la presión estándar p⦵ = 105 Pa (= 100 kPa = 1 bar), aunque antes de 1982 se utilizaba el valor 1,00 atm (101,325 kPa)[1] No existe una temperatura estándar. Su símbolo es ΔfH⦵. El superíndice Plimsoll de este símbolo indica que el proceso se ha producido en condiciones estándar a la temperatura especificada (normalmente 25 °C o 298,15 K). Los estados estándar son los siguientes:
La entalpía de formación estándar se mide en unidades de energía por cantidad de sustancia, normalmente indicada en kilojulio por mol (kJ mol-1), pero también en kilocaloría por mol, julio por mol o kilocaloría por gramo (cualquier combinación de estas unidades que se ajuste a la directriz de energía por masa o cantidad).
La reacción de formación es un proceso de presión y temperatura constantes. Dado que la presión de la reacción de formación estándar se fija en 1 bar, la entalpía de formación estándar o el calor de reacción es una función de la temperatura. A efectos de tabulación, las entalpías de formación estándar se dan todas a una única temperatura: 298 K, representada por el símbolo ΔfH⦵298 K.
Calor 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.
Calor de formación y reacción
⚛ 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:
Calor de fusión
Concluyendo el Módulo 6, esta sección presenta la entalpía de formación y cómo realizar cálculos para reacciones de entalpía de formación ejecutadas en condiciones de estado estándar. También se incluye cómo determinar el cambio de entalpía de una reacción utilizando las entalpías de formación y la Ley de Hess. Esta sección incluye ejemplos trabajados, problemas de muestra y un glosario.
Una entalpía de formación estándar (ΔH°f) es un cambio de entalpía para una reacción en la que se forma exactamente un 1 mol de una sustancia pura a partir de elementos libres en sus estados más estables bajo condiciones de estado estándar. Estos valores son especialmente útiles para calcular o predecir los cambios de entalpía de las reacciones químicas que son poco prácticas o peligrosas de llevar a cabo, o de los procesos para los que es difícil hacer mediciones. Si disponemos de los valores de las entalpías de formación estándar adecuadas, podemos determinar el cambio de entalpía para cualquier reacción utilizando la ley de Hess. La ΔH°f para un elemento en su estado estándar es de 0 kJ/mol (debes memorizar los estados estándar de los elementos que aparecen en la Tabla 1).