Termoquímica y termodinámica química

Todo en el mundo gira alrededor de algo que no se ve, pero que hace mover todo: la energía. Las reacciones químicas no se producen porque sí, si no por motivos energéticos. Los compuestos químicos tienden al nivel más bajo de energía

La Termoquímica, Química y temperatura, nos lleva desde la cocina a los explosivos, pasando por todas las reacciones químicas que están ocurriendo en nuestro cuerpo, que como en toda reacción química desprende o absorbe energía.

La energía es la capacidad para producir un trabajo y este trabajo se puede transformar en calor. La entalpía, magnitud termodinámica con el símbolo H, mide la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, que es la cantidad de energía intercambiada del sistema termodinámico con su entorno.

En una reacción exotérmica, que desprende energía, esa energía liberada será la variación de entalpía, y si la reacción es endotérmica, será la energía absorbida. En una reacción exotérmica se pierde energía, por tanto la variación de entalpía del sistema es negativa, en cambio en una endotérmica se gana, por tanto es negativa. La entalpía absoluta de un sistema, H,  no puede ser medida, en cambio sí la variación de entalpía, ΔH.

Según la Ley de Hess, en una reacción química, el calor liberado o absorbido no depende de la existencia de una o más etapas, por lo que los cambios de entalpía son aditivos: ΔH neta = ΣΔHr. El calor de reacción sólo depende de los reactivos y productos.

La energía de enlace es la energía que se libera al formar o romper un mol de enlaces. Los más fuertes, más estables, tienen energía de enlace más grandes.

El primer principio de la Termodinámica afirma que en un sistema cerrado, sin intercambio de temperatura con su entorno, el trabajo que se realiza no depende del tipo de trabajo, ni del proceso que se siga. La energía se conserva, no se crea, ni se destruye, aunque puede transformarse.

El segundo principio de la Termodinámica es una importante ley, que sostiene que la cantidad de entropía del universo tiende a incrementarse en el tiempo. La entropía, S, es una medida del grado de organización de un sistema, que es la relación entre un incremento de energía interna frente a un incremento de temperatura del sistema.

El Postulado de Nerst, también llamado tercer principio de la Temodinámica postula que no se puede alcanzar el cero absoluto (-273, 15 ºC o 0 ºK) en un número finito de etapas. En definitiva, no se puede llegar al cero absoluto, ese estado en el que los átomos se encontrarían en estado vibracional basal y la entropía alcanzaría un valor mínimo y constante.

La energía libre de Gibbs, G, también llamada energía libre o entalpía libre es una magnitud termodinámica, como función de estado extensiva (depende el valor del tamaño o la cantidad) con unidades de energía, que, para una reacción química a presión y temperatura constantes, da la condición de equilibrio y de espontaneidad.


1. La energía química

Energía, calor y trabajo

- Lectura (archivo doc): M.M. Araya. Calor, trabajo y energía
- Vídeo: Quimitube. Transferencia de energía como trabajo
- Vídeo: Quimitube. Transferencia de energía en forma de calor

Energía química y entalpía

- Lectura: Wikipedia. Entalpía
- Vídeo: Quimitube. Entalpía, reacciones endotérmicas y exotérmicas, diagramas entálpicos

Ley de Hess

- Lectura: Wikipedia. Ley de Hess
- Vídeo: Quimitube. Cálculo de la entalpía de una reacción por la Ley de Hess

Energía de enlace

- Lectura: Wikipedia. Energía de enlace
- Vídeo: Quimitube. Energía de enlace, longitud de enlace y ángulo de enlace


2. Termodinámica química

Primera ley de la Termodinámica

- Lectura: Wikipedia. Primer principio de la Termodinámica
- Vídeo: Quimitube. Primer Principio de la Termodinámica y su aplicación a reacciones químicas

Segunda Ley de la Termodinámica

- Lectura: Wikipedia. Segundo principio de la Termodinámica
- Vídeo: Quimitube. El aumento de entropía en el Universo: segundo principio de la Termodinámica

Entropía y tercera Ley de la Termodinámica

- Lectura: Wikipedia. Entropía
- Lectura: Wikipedia. Tercer principio de la Termodinámica
- Vídeo: Quimitube. Tercer principio de la Termodinámica. Entropía molar estandar

Energía libre de Gibbs

- Lectura: Wikipedia. Energía de Gibbs
- Vídeo: Quimitube. Concepto de energía libre de Gibbs


Práctica

- Práctica de laboratorio (pdf): EducaMadrid. Práctica de Termoquímica


Problemas

- Problemas: Educalab. Problemas resueltos de Termoquímica (pdf)


Presentación

- Presentación (pdf): UCIII-QF. Termoquímica


Para saber más y ampliar conocimientos

- Lectura: OCW-UPM. Termodinámica Química I
- Lectura: OCW-UPM. Termodinámica Química II
- Prácticas de laboratorio: IPN-UPIBI. Manual de prácticas de Termodinámica
- Prácticas de aboratorio: Soria López, Alberto. Manual de laboratorio de Termodinámica
- Problemas: Sergio Menargue y Fernando Latre. Problemas de Termoquímica (pdf)
- Problemas: Tomás Mata. Cuestiones y problemas de Termoquímica (pdf)
- Vídeos: Quimitube. Teoría de Termodinámica Química
- Vídeos y problemas: Quimitube. Ejercicios resueltos de Termodinámica Química


Principios de Química y Estructura de la Materia