Principios Esenciales de Termodinámica para Química
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Termodinámica Química: Conceptos Clave
La Termodinámica estudia los intercambios de energía que ocurren en las reacciones químicas.
Sistema Termodinámico
Sistema: parte del universo que aislamos para someterla a estudio.
Clases de Sistemas
- Sistema abierto: intercambia materia y energía con el entorno.
- Sistema cerrado: no intercambia materia pero sí energía con el entorno.
- Sistema aislado: no intercambia materia ni energía con el entorno.
Variables de Estado
Variables de Estado: dependen solo del estado en el que se encuentra un sistema y no de la evolución que ha experimentado este para llegar hasta él.
Tipos de Reacciones por Intercambio de Calor
Reacción Exotérmica: ΔH menor que 0.
Reacción Endotérmica: ΔH mayor que 0.
Principios de la Termodinámica
Primer Principio de la Termodinámica
El Primer Principio de la Termodinámica establece que la energía interna de un sistema es la suma de todas las energías de las partículas que la forman. Es imposible determinar con exactitud el valor de la energía interna de un sistema en estado gaseoso, pero puede conocerse lo que varía dicha energía interna cuando evoluciona desde un estado a otro.
Fórmula: ΔU = Q + W.
Entalpía
La Entalpía (ΔH) es la variación de entalpía de una reacción y representa el calor que intercambia con el entorno cuando el proceso se realiza a presión constante. Se mide en julios.
- Reacción Exotérmica: ΔH < 0.
- Reacción Endotérmica: ΔH > 0.
La entalpía depende de la cantidad de materia. Si se invierte una reacción, cambia el signo de su ΔH. Si se multiplica la ecuación química, ΔH también se multiplica.
Ley de Hess
La Ley de Hess establece que cuando una reacción química se puede realizar directamente o a través de una serie de pasos intermedios, la variación de entalpía del proceso directo es igual a la suma de las variaciones de entalpía de cada uno de los procesos que dan lugar al mismo proceso global.
Entalpía de Formación Estándar
La Entalpía de Formación Estándar es la variación de entalpía del proceso en el cual se forma 1 mol de ese compuesto a partir de sus elementos en su estado más estable. Esta es 0 cuando los elementos se encuentran en su estado más estable.
Entalpía de Enlace
La Entalpía de Enlace es la energía que se requiere para romper 1 mol de enlaces entre átomos.
Segundo Principio de la Termodinámica
El Segundo Principio de la Termodinámica establece que un sistema evoluciona de forma espontánea si la entropía del universo aumenta con esa transformación.
Entropía
La Entropía (S) es la medida del grado de desorden de un sistema. Cuanto mayor sea el desorden de un sistema, mayor es su entropía.
Equilibrio Químico
Equilibrio
Un sistema está en Equilibrio cuando su composición no varía con el tiempo. El equilibrio químico es reversible y dinámico (la conversión de reactivos en productos se produce a la misma velocidad que la de productos a reactivos).
Principio de Le Châtelier
El Principio de Le Châtelier establece que cuando sobre una reacción química que se encuentra en equilibrio cambiamos algún factor desde el exterior, la reacción evolucionará en el sentido en el que pueda compensar dicho cambio hasta alcanzar un nuevo estado de equilibrio.