TERMODINÁMICA I

Química Electivo

Usted está aquí

• Cpech Online / ►
• Química Elect. / ►
• Termodinámica I

-

TERMODINÁMICA I Unidad Nº 3 de Química Electivo TEMAS 1. Términos utilizados en termodinámica 2. Rasgos Característicos de las relaciones Químicas 3. Tipos de energía en las relaciones Quimicas 4. Complejo activado 5. Reactividad Química Esta rama de la química estudia los cambios energéticos ocurridos durante las reacciones químicas. Así, el calor que se transfiere durante una reacción química dependerá de la trayectoria seguida por la reacción, puesto que el calor no es una función de estado. 1. Términos utilizados en termodinámica Cambio Como sabemos, en la naturaleza ocurren infinitos cambios y a cada instante. Si nos fijamos en los diversos materiales que hay a nuestro alrededor, veremos que éstos cambian constantemente. Por ejemplo, una piedra que se encuentra a la intemperie sufre ciertos cambios debido a la acción continua de diversos agentes externos como la temperatura, la lluvia, el viento, etc. Un vaso lleno de agua va perdiendo contenido debido a la evaporación que experimenta. Ahora bien, todo cambio, cualquiera sea su naturaleza, ocurre en un intervalo determinado de tiempo. Por lo tanto, se parte de una situación inicial y se llega a una final (distinta de la inicial) y ese proceso lleva asociado un cambio de energía. Podemos definir un cambio como el proceso de transformación de un material (que pasa de una situación inicial a una final) al que se asocia una variación en la cantidad o tipo de energía, y que ocurre en un intervalo de tiempo determinado. Veamos algunos ejemplos. En los seres vivos que crecen, algunos materiales que se oxidan, el tiempo atmosférico, etc., podemos apreciar claramente que ocurrió un cambio. En el ciclo que experimenta el agua, en la superficie de las piedras, la formación de arena, etc., también se puede observar dicho cambio. Sin embargo, en estos ejemplos, existe una gran diferencia. Cambio Físico Para ejemplificar este tipo de cambio, veamos lo que ocurre con una piedra expuesta a la intemperie. Durante el día se calienta y durante la noche se enfría. Al calentarse, se dilata (aumenta su volumen) de manera imperceptible. Al enfriase se contrae. Aunque la piedra sufre estos cambios, sigue siendo la misma piedra. Otro ejemplo muy claro lo constituye el ciclo del agua. En este caso, vemos que el agua pasa de estado líquido a gaseoso o viceversa y continúa siendo agua, es decir, continúa teniendo la misma composición química. Veamos otros ejemplos: ¿Qué tipo de cambio se produce cuando añadimos azúcar al agua y agitamos esta solución? ¿Qué tipo de cambio se produce cuando mezclamos grava y arena? En ambos casos, al utilizar simples procesos físicos como evaporación o tamizado, las sustancias podrán separarse, por lo tanto, se trata sólo de cambios físicos. Como vemos, en este tipo de hechos no se ve afectada la intimidad del compuesto, por lo tanto, se puede ir en un sentido o en el otro. Es decir, es un proceso reversible. En general, podemos decir que un cambio físico es aquel que ocurre externamente, es decir, no existe un cambio interno en la estructura de la materia, ya que no existe una reordenación de átomos; por lo tanto, no se forman sustancias nuevas. Sólo se trata de un cambio de estado. En consecuencia, podemos decir que los cambios de un material en los que su composición química permanece constante, se denominan cambios físicos.   Cambio Químico Veamos algunos ejemplos para entender este concepto. Cuando probamos una fruta, podemos diferenciar, a través de su sabor, si está verde o madura. Esto se debe a que las sustancias que la componen han cambiado químicamente, y se han originado nuevos compuestos. Lo mismo ocurre cuando cocemos un huevo, en este caso, sus proteínas se han desnaturalizado y no podremos tener el huevo crudo nuevamente. Entonces, ¿cuándo se produce un cambio químico? El cambio químico se produce cuando cambia la composición química de la sustancia; es decir, se produce una variación en la estructura interna o íntima del compuesto a tal punto, que será completamente diferente al compuesto original, ya que en él existe una reordenación de átomos que darán origen a estas nuevas sustancias. Un ejemplo bastante cotidiano de cambio químico se puede observar en los objetos de hierro oxidados. En general, éstos presentan una coloración y consistencia diferentes al material original, porque obviamente ya no se trata de hierro, sino de óxido de hierro. Por lo tanto, este tipo de cambio es irreversible. Resumiendo, un cambio que ocurre como resultado de una reacción química, se considera un cambio químico y, generalmente es irreversible, ya que se altera la estructura íntima del compuesto.   |Regresar a Temas| 2. Rasgos Característicos de las relaciones Químicas Como vimos, en las reacciones químicas, los reactantes pasan a productos ya que se consumen unas sustancias para transformarse en otras, diferentes de las iniciales. Por lo tanto, en todas las reacciones químicas se cumple la ley de conservación de la masa. En general, cualquier cambio químico lleva asociado un cambio de energía, en cantidad determinada. Por ejemplo, en la reacción: 2 Na + Cl2 2 NaCl + calor El calor o efecto térmico es igual a 98,2 Kcal por mol de NaCl formado. Este valor se representa como E = - 98,2 Kcal/mol y el signo negativo indica que en la reacción se desprende calor. Por otro lado, para la reacción: H2 + I2 + calor 2 HI El calor o efecto térmico es igual a 6,2 Kcal por mol de HI formado. En este caso, este valor se representa como E = + 6,2 Kcal/mol y el signo positivo indica que la reacción necesita calor para realizarse. En síntesis, en toda reacción química podemos identificar reactantes, productos y el cambio de energía asociado. Sin embargo, en algunas ocasiones, dichos cambios de energía son difíciles de observar debido a que la velocidad de la reacción es demasiado lenta.   |Regresar a Temas| 3. Tipos de energía en las relaciones Quimicas Energía de Activación  Se establece en una reacción química y corresponde al impulso necesario para que los reactantes den origen a productos. Si no se logra este valor de energía, no habrá formación de productos. De este modo, cada reacción tendrá su propia energía de activación. Energía de Reacción Una vez que la reacción se ha iniciado, se producirá una energía que será suficiente para mantener el desarrollo de la misma y durará mientras se desarrolle la reacción. |Regresar a Temas| 4. Complejo activado Corresponde a la transición entre reactantes y productos.  Se caracteriza por presentar una energía mayor comparada con la energía de activación. Una reacción química puede presentar más de un complejo activado. A continuación, presentamos un esquema de energía donde se aprecian los conceptos dados anteriormente.     |Regresar a Temas| 5. Reactividad Química Las reacciones que liberan energía, ya sea, calórica, luminosa, etc., se denominan reacciones exergónicas. Por el contrario, las reacciones que absorben energía se denominan reacciones endergónicas. En general, gran parte de los cambios químicos en los que hay liberación de energía son cambios que ocurren en forma espontánea. De este modo, la mayoría de las reacciones espontáneas se verifican debido a la tendencia que presentan las partículas de reactantes a reagruparse de tal manera que se formen productos térmicamente estables. Los productos de una reacción exergónica poseen menor energía que los reactantes. Es decir, los productos son térmicamente más estables que los reactantes, al contrario de lo que ocurre en una reacción endergónica, donde los reactantes son más estables que los productos obtenidos. En general, la energía liberada en una reacción química se puede medir considerando el aumento de temperatura que se produce, aunque la reacción se haya producido en una o en varias etapas. Tipos de reacciones Endergónica Es aquella reacción que requiere energía para su desarrollo y se caracteriza porque: La energía de los productos es mayor que la de los reactantes. El complejo activado presenta más energía que productos y reactantes. Se puede establecer una diferencia positiva de energía entre productos y reactantes.   Exergónica Es aquella reacción que libera energía durante su desarrollo y se caracteriza porque: La energía de los reactantes es mayor que los productos. El complejo activado presenta más energía que productos y reactantes. Se puede establecer una diferencia negativa de energía entre productos y reactantes. |Regresar a Temas|

CEPECH S.A. www.cepech.cl - Agustinas 1447 - Fono: 600 4635500 - Santiago - Chile

Última modificación: viernes, 18 de abril de 2008, 17:35

Usted se ha autentificado como usuario (Salir)

Química Elect.