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Temas selectos de Química II TERMODINÁMICA ESCUELA PREPARATORIA FEDERAL POR COOPERACIÓN ANTONIO AUDIRAC

Marcos Alexis Padilla Rivera Profesor Javier Antonio Caballero Patricio Fecha de realización: 14 de marzo del 2019

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ÍNDICE ENTROÍA_____________________________(3) ENTALPÍA____________________________(5) ENERGÍA LIBRE DE GIBBS______________(7) EJERCICIOS__________________________(9) BIBLIOGRAFIA________________________(10)

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ENTROPÍ A Entropía proviene del vocablo griego “ἐντροπία” o “entropía” que es la magnitud física termodinámica o parte de la física que estudia la acción mecánica del calor y las restantes formas de energía que permiten medir aquella parte de la energía guardada en un sistema que no se utiliza. La medida de la entropía permite establecer el orden que dispone de un sistema en determinada solicitud escrita, respecto al que lo realizaba o lo pudo haber realizado en otra. Así, podría determinarse la diferencia de entropía para la formación o constitución de un sistema a partir de sus componentes desagregados, y también para cualquier proceso que pueda ocurrir en un sistema ya constituido. La entropía es una función de estado, en la que una magnitud física microscópica caracteriza al estado de un sistema en equilibrio de carácter extensivo y su valor, la entropía describe lo reversible de los sistemas de la parte física que estudia la acción mecánica del calor y las restantes formas de energía. La entropía de formación de un compuesto químico donde se especifica la diferencia de la entropía en el proceso formativo de los elementos constituyentes pero si hay mayor entropía de formación será más favorable. En la teoría de la información, la entropía es la medida de la falta de seguridad o de confianza que existe ante un conjunto de mensajes donde sólo se recibirá uno solo y se trata de una medida de la información que es necesaria para reducir o eliminar la falta de seguridad o de confianza.

Segunda ley de la termodinámica: en cualquier proceso cíclico, la entropía aumentará, o permanecerá igual.

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Entropía: Es una variable de estado cuyo cambio se define por un proceso reversible en T, y donde Q es el calor absorbido. Entropía: Una medida de la cantidad de energía que no está disponible para realizar trabajo. Entropía: Una medida del desorden de un sistema. Entropía: Una medida de la multiplicidad de un sistema. Puesto que la entropía da información sobre la evolución en el tiempo de un sistema aislado, se dice que nos da la dirección de la "flecha del tiempo". Si las instantáneas de un sistema en dos momentos diferentes, muestran uno que está más desordenado, entonces se puede deducir que este estado se produjo mas tarde en el tiempo que el otro. En un sistema aislado, el curso natural de los acontecimientos, lleva al sistema a un mayor desorden (entropía más alta) de su estado.

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ENTALPÍA Definición La entalpía es un concepto ligado a la termoquímica, que sirve para designar la cantidad de energía que contiene cada sustancia. Debido a que no se conoce una manera experimental de determinar el valor de la entalpía de una sustancia cualquiera, normalmente se trabaja con el concepto de variación de la entalpía en las reacciones y en los cambios de estado físico. El valor de este cambio viene dado por la diferencia entre la entalpía de los productos y de los reactivos. Tipos de entalpía Del mismo modo que existen diferentes tipos de reacciones químicas y cambios de estado físico, existen también varios tipos de entalpía. A partir de aquí podemos diferenciar los siguientes: Entalpía del cambio de estado físico: como su propio nombre indica, hace referencia a la cantidad de energía necesaria para que un mol de sustancia, a presión y temperatura constantes, cambie de estado físico. Dentro de este tipo de entalpía nos encontramos también con varios subtipos. Entalpía de vaporización: energía que necesita consumirse para vaporizar (pasar de estado líquido a gaseoso) un mol de sustancia. Como la energía que se absorbe es en forma de calor, se trata por tanto de un proceso endotérmico y el valor de la entalpía siempre será positivo. Entalpía de fusión: energía necesaria para conseguir un mol de sustancia pase de estado sólido a líquido. En este caso, como en el anterior, estamos ante un proceso endotérmico, por lo que la entalpía tendrá valor positivo en todos los casos. Entalpía de combustión: es la energía liberada durante la combustión completa de un mol de una sustancia a presión y temperatura constantes. Al tratarse de un tipo

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de reacción donde se libera energía en forma de calor, se trataría de una reacción exotérmica y la variación de la entalpía sería negativa. Entalpía de solidificación: cantidad de energía que es preciso liberar para que un mol de sustancia, a temperatura y presión constantes, pase de estado líquido a sólido. Aquí estaríamos también ante un proceso exotérmico y el valor de la entalpía será negativo. Entalpía de formación: calor liberado o absorbido en la formación de un mol de sustancia a partir de sus elementos constituyentes, los cuales son sustancias simples, con presión y temperatura constantes y la entalpía igual a cero. Entalpía de disolución: es la suma de la entalpía reticular (absorbe energía) y de la entalpía de hidratación (libera energía). Ocurre cuando se disuelve un soluto en agua, produciendo una disolución. Si el valor de la variación de la entalpía de disolución es negativo, entonces el proceso es exotérmico. Si el valor fuese positivo, entonces sería una disolución endotérmica.

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ENERGÍA LIBRE DE GIBBS La energía libre o entalpía libre de Gibbs se emplea en química para explicar si una reacción sucederá de manera espontánea o no. Para calcular la energía libre de Gibbs se puede fundamentar en: el aumento o la disminución de la entropía asociada con la reacción, y la suma de calor requerida o liberada por la misma. Esta energía se representa con la letra G mayúscula. El pionero de la energía de Gibbs fue el físico estadounidense Josiah Willard Gibbs quien aportó con la fundación teórica de la termodinámica. Las medidas importantes en la energía Gibbs para calcular si una reacción ocurre de forma espontánea o no. Por ejemplo: la variación de entalpía (ΔH) que explica si las reacciones son endotérmicas o exotérmicas; si son endotérmicas ΔH será mayor que cero, lo contrario de exotérmica será menor que cero. Otra medida es la variación de entropía (ΔS); la variación de entropía incrementa en los procedimientos espontáneos y disminuye en los procedimientos no espontáneos. Pero la medida más importante para resolver si los procedimientos químicos son o no son espontáneos es la variación de energía libre de Gibbs ΔH, pues esta mide la actividad verdadero y seguro para que una reacción realice una transformación bajo condiciones firmes de temperatura y presión. La diferencia de energía libre se calcula depende de la reacción: ΔG = ΔH – T.ΔS El símbolo de T es la temperatura absoluta en grados K. La unidad será representada en Joules (J) o Kilojoules (Kj). La variación de energía libre de Gibbs como cualquier medida de la termodinámica (ΔH o ΔS), se calcula como la diferencia entre la suma de los ΔG de los productos multiplicas a cada uno por el número de moles y la suma de los ΔG los reactivos

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multiplicados por el número de moles. Moles es la unidad con que se mide la cantidad de sustancia. Los cambios de entalpía y entropía logran ser positivos o negativos según el procedimiento, un cambio entálpico positivo muestra que el procedimiento es endotérmico y negativo pero si desprende calor en el momento del proceso, un cambio de entropía negativo muestra un orden mayor para la etapa final y lo diferente para un cambio de entropía positivo. En conclusión los valores del cambio de entalpía y entropía no se transforman tanto con la temperatura, el resultado es la dependencia de la energía libre de Gibbs con relación a la temperatura, que está guiada básicamente por el valor de T en la representación de dG=dH-TdS. El símbolo de sumar que tiene la entropía contiene la consecuencia mayor que la dependencia térmica de dG y luego en la espontaneidad del procedimiento. Por ejemplo: el procedimiento en el que el cambio de entropía es mayor de 0 y el cambio de entalpía es menor que 0, como en la fundición de hielo puede ser espontáneo o temperaturas altas y no ser espontáneo a temperaturas bajas. En una reacción, el cambio en la energía libre de Gibbs ΔG, es un parámetro muy útil. Se puede considerar que es la máxima cantidad de trabajo que se puede obtener de una reacción. Por ejemplo, en la oxidación de la glucosa, el cambio en la energía libre de Gibbs es ΔG = 686 kcal = 2870 kJ. Esta es la reacción principal de energía en las células vivas.

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EJERCICIOS C(s) + CO2 (g) → 2 CO (g)

∆ H= [ (−1384.49)+2(−238.92) ] −[ (−811.3)+2(−425.6) ] ∆ H=−199.73 kj

∆ H= [−283.0 ] − [−393.5 ] ∆ H=+172.5 kJ kj

Endotérmica C6 H 12 C 6 +15 O2 → 12C O2 +6 H 2 O

Exotérmica Mn+2 HN O3 → Mn (N O3 )2+ H 2 ∆ H= [ (63.6)+(0) ] −[ (0)+2(−173.2) ]

∆ H= [ 12(−393.5)+6(−285.5) ] −[ (−1274.4)+15(0) ] ∆ H=−1734.6 kj

∆ H=410 kj

Endotérmica

Exotérmica C6 H 12 C 6 ( s)→ 2C 2 H 5 OH (l)+2 CO2 (g) F e 2 O 3 +CO → 2 Fe+ 3C O2

HCl+ NaOH → NaCl+ H 2 O

∆ H= [ 2(0)+ 3(−393.5) ] −[ (−829.7)+3(−110.4) ] ∆ H= [ (−410.6)+(−285.5) ] −[ (−92.3)+(−425.6) ] ∆ H=−19.6 kj

∆ H=−178.2 kj

Exotérmica

Exotérmica

2C 6 H 6 +12O 2 →12 C O2 +6 H 2 O

∆ H= [ 12 (−395.5 ) +6 (−241.6 ) ] −[ 2 (−84.4 ) +12 ( 0 ) ] ∆ H=−6243.57 kj

Exotérmica

H 2 S O4 +2 NaOH → Na2 S O4 + 2 H 2 O

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12C O2+6 H 2 O→ C 6 H 12 C 6 +15 O2

∆ H= [ (−1274.4)+ 15(0) ] −[ 12(−393.5)+ 6(−285.5) ] ∆ H=1734.6 kj

Endotérmica

BIBLIOGRAFÍA free, T. (14 de marzo de 2019). Entropia. Obtenido de Diccionary: https://es.thefreedictionary.com/ent ropía E, D. C. (14 de marzo de 2019). Definición de Energía Gibbs. Obtenido de conceptos y definiciones : https://conceptodefinicion.de/energi a-gibbs/ Mora, P. (14 de marzo de 2019 ). Entalpia . Obtenido de Definiciones quimica: https://definicion.mx/entalpia/

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