1. Reacciones exotérmicas y endotérmicas
En toda reacción química se necesita un aporte de energía para romper los enlaces de los reactivos y se libera energía cuando se forman los enlaces de los productos de reacción. Si la energía liberada es mayor que la aportada inicialmente, será una reacción exotérmica.
Si la energía liberada es menor que la aportada inicialmente, será una reacción endotérmica.
ENDOTÉRMICA ES + / EXOTÉRMICA ES –
2. Procesos termodinámicos
Un proceso termodinámico cuando experimenta un cambio.
-Proceso reversible, cuando a lo largo del proceso el sistema puede evolucionar en sentido inverso. Se realiza a través de múltiples estados de equilibrio, y ante un pequeño cambio en esos estados de equilibrio, el proceso puede evolucionar en uno u otro sentido.
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Proceso irreversible, es aquel que se produce en un único sentido. Son la mayor parte de los procesos que ocurren en nuestro alrededor.
En un proceso puede cambiar cualquiera de las variables que definen el sistema. Cuando en un proceso se mantiene constante alguna de las variables, tendremos diferentes procesos:
Procesos isotermos: T temperatura constante, , un proceso en el mar sería isotermo.
Procesos isócoros (isocóricos): V volumen constante, un proceso en un recipiente cerrado y rígido.
Procesos isobáricos: P presión constante, todos los procesos que se producen a presión atmosférica.
Procesos adiabáticos: NO CALOR es cuando no intercambian calor con el entorno, la expansión o compresión de un gas dentro de un termo.
3. Trabajo en termodinámica
Cuando un sistema termodinámico experimenta un proceso, intercambia calor y trabajo con el entorno.
4. Energía interna
La energía interna de un sistema es la suma de las energías de todas las partículas que lo forman. Se representa por la letra U. Se mide en julios, J.
1 KAL ES 4,18 JULIOS
1 Julio ES 0,24 KAL
Cuando el sistema cede calor al entorno, pierde energía, por lo que su energía interna disminuye, por lo que el calor cedido por el sistema se considera negativo.
• Análogamente, el calor absorbido por el sistema se considera positivo, porque gana energía, por lo que aumenta su energía interna.
• Si el sistema se expande, realiza un trabajo para vencer la presión exterior. Ese trabajo se realiza a costa de la energía interna del sistema, que disminuye, por lo que el trabajo de expansión se considera negativo.
𝑉2 > 𝑉1 ⇒ 𝛥𝑉 > 0 ⇒
• Si el sistema se comprime, disminuye el volumen, será porque se realiza un trabajo externo sobre él que incrementa la energía interna del sistema y, por lo tanto, el trabajo de compresión se considera positivo.
𝑉2 < 𝑉1 ⇒ 𝛥𝑉 < 0 ⇒
𝜟𝑼 = 𝑸 + 𝑾
𝑸𝒄𝒆𝒅𝒊𝒅𝒐 < 𝟎 –
𝑸𝒂𝒃𝒔𝒐𝒓𝒃𝒊𝒅𝒐 > 𝟎 +
𝑾𝒄𝒐𝒎𝒑𝒓𝒆𝒔𝒊ó𝒏 > 𝟎 –
𝑾𝒆𝒙𝒑𝒂𝒏𝒔𝒊ó𝒏 < 𝟎 +
5.Entalpía
La mayor parte de los procesos que vamos a estudiar se producen en recipientes abiertos y a la presión atmosférica, son por lo tanto procesos a presión constante.
Si el proceso ocurre a presión constante, que es lo habitual, el calor intercambiado entre el sistema y el entorno se expresa indicando la variación de entalpía que ha tenido lugar. Hay dos casos:
• Si HR >0 , la reacción será endotérmica, ya que absorbe calor.
• Si HR <0 , la reacción será exotérmica, ya que desprende calor.
6.Ley de Hess
Experimentalmente se comprueba que cuando una reacción química transcurre en varias etapas, el calor absorbido o cedido por el sistema en el proceso global solo depende de las entalpías de formación de los reactivos iniciales y de los productos finales, independientemente de las sustancias que se hayan podido formar en los diferentes pasos intermedios.
7.Concepto de entropía
El primer principio de la termodinámica indica que, en los procesos químicos, la energía del universo se mantiene constante.
La entropía, S, es una magnitud que mide el grado de desorden de un sistema. A mayor entropía, mayor desorden.
Se mide en J/K. El desorden de un sistema está relacionado con la movilidad de sus partículas. A la temperatura de 0 K no hay movimiento de las partículas de ninguna sustancia, por lo tanto, la entropía es cero. Al aumentar la temperatura, aumenta la movilidad de las partículas, y, por lo tanto, aumenta la entropía.
10. Energía libre de Gibbs
Espontaneidad de una reacción química. Para predecir la espontaneidad de una reacción química hay que tener en cuenta el aspecto energético y el aspecto entrópico. .
• Si G <0 → El proceso es espontáneo e irreversible
• Si G = 0 → El proceso se encuentra en equilibrio
• Si G > 0 → El proceso no es espontáneo a esa temperatura
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