La termoquímica es la parte de la química que estudia la cantidad de calor (energía) involucrada en las reacciones químicas.

Cuando una reacción libera calor, se clasifica como exotérmica. La absorción de calor en una reacción hace que sea endotérmica.

La termoquímica también estudia la transferencia de energía en algunos fenómenos físicos, como los cambios en los estados de la materia.

Termoquímica y calor

En las reacciones químicas puede haber absorción o liberación de energía. Esta transferencia de calor se realiza desde el cuerpo que tiene la temperatura más alta hasta el que tiene la temperatura más baja.

Transferencia de calor del cuerpo caliente (A) al cuerpo frío (B)

Recuerde que el calor, también llamado energía térmica, es un concepto que determina el intercambio de energía térmica entre dos cuerpos. El equilibrio termal Se establece cuando ambos materiales alcanzan la misma temperatura.

Reacciones endotérmicas y exotérmicas

Se llama reacción endotérmica La reacción en la que hay absorción de calor. De esta manera, un cuerpo absorbe el calor del entorno en el que se inserta. Es por eso que la reacción endotérmica causa una sensación de enfriamiento.

Ejemplo: Al frotar alcohol en el brazo, el brazo absorbe el calor de la sustancia. Pero cuando soplamos en nuestro brazo después de pasar alcohol, sentimos un escalofrío, una sensación que es el resultado de la reacción endotérmica.

Ya reacción exotérmica Es al revés. Es la liberación de calor y, por lo tanto, la sensación es de calentamiento.

Ejemplo: En un campamento, la gente se para junto a un fuego para que el calor liberado por las llamas caliente a los que los rodean.

Flujo de calor en reacciones endotérmicas y exotérmicas.

Los cambios térmicos también ocurren en cambios de estado físico.. Resulta que en el cambio de sólido a líquido y de líquido a gas, el proceso es endotérmico. Por el contrario, el cambio de estado gaseoso a líquido y de líquido a sólido es exotérmico.

Entalpía

La entalpía (H) es la energía. intercambiados en las reacciones de absorción y liberación de energía, respectivamente, endotérmica y exotérmica.

No existe un dispositivo capaz de medir la entalpía. Por esta razón, se mide su variación (ΔH), lo que se hace considerando la entalpía del reactivo (energía inicial) y la entalpía del producto (energía final).

Los tipos de entalpía más recurrentes son:

Entalpía de formación Energía absorbida o liberada requerida para formar 1 mol de una sustancia.
Entalpía de la combustión Energía liberada que resulta en la quema de 1 mol de sustancia.
Entalpía vinculante Energía absorbida al romper 1 mol de enlace químico en estado gaseoso.

Mientras que la entalpía mide energía, la entropía mide el grado de desorden de las reacciones químicas.

Ley de Hess

Germain Henry Hess ha establecido que:

La variación de la entalpía (ΔH) en una reacción química depende solo de los estados de reacción inicial y final, independientemente del número de reacciones.

La variación de energía de acuerdo con la Ley de Hess se establece mediante la siguiente fórmula:

ΔH = Hf – Hyo

Donde

  • ΔH: variación de entalpía
  • Hf: entalpía final o entalpía del producto
  • Hyo: entalpía inicial o entalpía de reactivo

De esto concluimos que la variación de entalpía es negativa cuando enfrentamos una reacción exotérmica. A su vez, la variación de la entalpía es positiva cuando enfrentamos una reacción endotérmica.

Asegúrese de revisar estos textos para aprender aún más sobre el tema.:

Ejercicios de comentarios comentados

1. (Udesc / 2011) Dadas las siguientes ecuaciones:

(A) 2CO(g) + O2 (g) → 2CO2(g) ΔH = – 565.6 kj
(B) 2CH4 4El(g) + 302 (g) → 2CO2(g) + 4H2El(l) ΔH = – 1462.6 kj
(C) 302 (g) → 2O3 (g) ΔH = + 426.9 kj
(D) Fe2El3 (g) + 3C(s) → 2Fe(s) + 3CO(g) ΔH = + 490.8 kj

Considere las siguientes proposiciones en relación con las ecuaciones:

I. Las reacciones (A) y (B) son endotérmicas.
II Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas.
III. Las reacciones (C) y (D) son exotérmicas.
IV. Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas.
V. La reacción con la mayor liberación de energía es (B).
VI. La reacción con la mayor liberación de energía es (D).

Verifique la alternativa correcta.

a) Solo las afirmaciones II, III y V son verdaderas.
b) Solo las afirmaciones I, III y VI son verdaderas.
c) Solo las afirmaciones I, IV y VI son verdaderas.
d) Solo las afirmaciones II, V y VI son verdaderas.
e) Solo las afirmaciones II, IV y V son verdaderas.

Alternativa correcta: e) Solo las afirmaciones II, IV y V son verdaderas.

a) Incorrecto. La declaración III no es cierta.

Contrariamente a la declaración III, las reacciones (C) y (D) son endotérmicas, ya que el signo positivo en el rango de entalpía indica absorción de calor.

b) Incorrecto. Ninguna de las declaraciones citadas en esta alternativa son correctas. Están equivocados porque:

  • Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas porque el signo negativo en el rango de entalpía indica la liberación de calor.
  • Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas, ya que el signo positivo en el rango de entalpía indica absorción de calor.
  • La reacción (D) no libera energía, ya que es endotérmica.

c) Incorrecto. De las tres declaraciones citadas en esta alternativa, solo IV es correcta. Los otros dos están equivocados porque:

  • Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas porque el signo negativo en el rango de entalpía indica la liberación de calor.
  • La reacción (D) no libera energía, el signo positivo en el rango de entalpía indica que la reacción es endotérmica.

d) Incorrecto. La declaración VI no es cierta.

Contrariamente a la afirmación VI, la reacción (D) no libera energía porque es endotérmica.

a) Correcto. Las declaraciones son correctas porque:

  • Las reacciones (A) y (B) son exotérmicas, ya que la variación de energía es negativa.
  • Las reacciones (C) y (D) son endotérmicas porque el valor de ΔH es positivo.
  • La reacción con la mayor liberación de energía es (B), ya que entre las reacciones exotérmicas de la emisión, esta tiene el valor más alto con signo negativo.

Estos textos te ayudarán a aumentar tu conocimiento.:

2. (Enem / 2011) Una opción inusual para cocinar frijoles es el uso de un termo. En una sartén, ponga una parte de frijol y tres partes de agua y hierva todo durante unos 5 minutos, luego transfiera todo el material a un termo. Aproximadamente 8 horas después, los frijoles se cocinarán.

Los frijoles se cocinan dentro del termo porque

a) el agua reacciona con los frijoles, y esta reacción es exotérmica.
b) los frijoles continúan absorbiendo calor del agua circundante, ya que es un proceso endotérmico.
c) el sistema en consideración está prácticamente aislado, no permitiendo que los granos ganen o pierdan energía.
d) el termo proporciona suficiente energía para que los frijoles se cocinen una vez que la reacción ha comenzado.
e) la energía involucrada en la reacción calienta el agua, lo que mantiene la temperatura constante, ya que es un proceso exotérmico.

Alternativa correcta: b) el frijol continúa absorbiendo calor del agua circundante, ya que es un proceso endotérmico.

a) Incorrecto. Una reacción química se caracteriza por la formación de nuevas sustancias, que no ocurre en la cocción de los frijoles.

b) Correcto. El agua que se calienta se calienta y un termo no permite que esta energía se pierda en el medio ambiente. Por lo tanto, los frijoles absorben el calor del agua y la cocción, caracterizando un proceso endotérmico.

c) Incorrecto. El sistema está aislado del entorno externo. Dentro de la botella, los frijoles y el agua están en contacto directo y, por lo tanto, realizan un intercambio de calor.

d) Incorrecto. El matraz termo tiene la función de aislar el sistema, no permitiendo que la mezcla en su interior intercambie calor con el medio ambiente.

e) Incorrecto. La temperatura no es constante, porque a medida que el agua transfiere calor a los frijoles, pierde energía hasta que las dos temperaturas son iguales.

Consulte los siguientes textos y obtenga más información sobre los temas tratados en este número.: