CONTENIDO
- Transformaciones de la materia
- Reacciones químicas
- Evidencias de las reacciones químicas
- Representación de las reacciones químicas
- Clasificación de las reacciones
CONCEPTOS PRELIMINARES BÁSICOS
Reacciones y Ecuaciones Químicas.
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Intercambio de calor en las reacciones químicas
Sin embargo, si la energía final es mayor que la inicial (es decir, los productos han ganado energía respecto de los reactivos), quiere decir que la reacción ha absorbido energía del medio (de algún sitio ha tenido que salir):
Avance de la reacción
Para saber qué cantidad de energía se ha desprendido o absorbido, solo tenemos que tener en cuentar el cambio de energía (∆E) de la reacción:
∆E = Eproductos – Ereactivos
Por eso, si la diferencia de energía (∆E) es de signo positivo, se considera que la reacción es endotérmica.
Si (∆E) es negativo, la reacción es exotérmica.
Si (∆E) es negativo, la reacción es exotérmica.
Pero ¡OJO! cuando esta diferencia de energía aparece incluida en una reacción química, el tema de los signos puede llevar a confusión. Fíjate en las siguientes reacciones:
a ) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal
b) CH4(g) + 2O2(g) – 213 Kcal → CO2(g) + 2H2O(g)
c) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O -80,3 KJ
d) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 + 80,3KJ → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O
(No te preocupes si ves raros los compuestos de las reacciones a ), b), c) y d); ahora no es eso lo importante. Fíjate solo en lo que está en negrita. Tampoco importa si las unidades están en kilojulios-KJ- o kilocalorías-Kcal).
La reacción a ) ¿es exotérmica o endotérmica?
Pues aunque la energía aparezca en positivo, es exotérmica. ¿Por qué? Porque esa reacción se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno producen un mol de dióxido de carbono, dos moles de agua y 213 kilocalorías”. Es decir, desprende energía.
La reacción b), que es la misma, tiene el término de la energía al otro lado, y en este caso sí aparece con el signo negativo de las reacciones exotérmicas. Esta se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno y una pérdida de 213 kilocalorías dan un mol de dióxido de carbono y dos moles de agua”. Como ves, de nuevo hablamos de perder calor.
Pues aunque la energía aparezca en positivo, es exotérmica. ¿Por qué? Porque esa reacción se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno producen un mol de dióxido de carbono, dos moles de agua y 213 kilocalorías”. Es decir, desprende energía.
La reacción b), que es la misma, tiene el término de la energía al otro lado, y en este caso sí aparece con el signo negativo de las reacciones exotérmicas. Esta se leería “un mol de metano más dos moles de oxígeno y una pérdida de 213 kilocalorías dan un mol de dióxido de carbono y dos moles de agua”. Como ves, de nuevo hablamos de perder calor.
Por el mismo motivo, las reacciones c) y d) (que también son la misma, con el término de energía en lados distintos) son ambas endotérmicas:
En c) quiere decir que en el lado derecho han “desaparecido” 80,3 Kj (que ha pasado a formar parte de los productos).
En d) significa que hace falta añadir 80,3 kilojulios (que provienen del medio) para que se formen los productos.
En c) quiere decir que en el lado derecho han “desaparecido” 80,3 Kj (que ha pasado a formar parte de los productos).
En d) significa que hace falta añadir 80,3 kilojulios (que provienen del medio) para que se formen los productos.
Todo esto te puede parecer un poco lioso. Pero mejor que aprenderte un criterio de signos es que entiendas qué significan los signos positivo y negativo a cada lado de la reacción. Imagina que las cifras de energía están en el medio en que ocurra la reacción, y por lo tanto, piensa en términos de energía que aparece en el medio si esta es positiva, o que desaparece del medio si esta es negativa.
Equivalencia de las Unidades de medida del Calor |
El calor es una forma de energía, y sus unidades de medida son el Joule (J) y la caloría (cal).
1 cal = 4,186 J
Caloría : Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a un gramo de agua para cambiar su temperatura en 1º C (cambiar su temperatura significa aumentarla en 1º C o disminuirla en lº C).
Junto con la caloría se usa también la kilocaloría para medir el calor.
Caloría : Es la cantidad de calor que debe extraerse o transferirse a un gramo de agua para cambiar su temperatura en 1º C (cambiar su temperatura significa aumentarla en 1º C o disminuirla en lº C). Se abrevia “cal”.
Equivalencia mecánica del calor
Cuando hablamos de calor nos estamos refiriendo a una forma de energía.
¿Qué sucede cuando queremos convertir energía calórica en energía mecánica?
El calor puede ser convertido en energía mecánica y viceversa, y como el calor es una forma de energía, simplemente se estaría comprobando la ley de conservación de la energía, que señala:
"La energía no se crea ni se destruye, sólo se transforma".
Paneles solares, convierten calor del sol en energía. |
La energía mecánica puede convertirse en calor a través del rozamiento.
El trabajo mecánico necesario para producir 1 caloría se conoce como equivalente mecánico del calor.
1 caloría = 4,186 Joule
Según la ley de conservación de la energía, todo el trabajo mecánico realizado para producir calor por rozamiento aparece en forma de energía en los objetos sobre los que se realiza el trabajo.
O sea que cuando hablamos del equivalente mecánico del calor, no es más que una manera de expresar dos formas de energía que son iguales valóricamente hablando: la energía calórica (representada en calorías) y la energía mecánica (representada en Joules).
La relación entre la cantidad de calor producido y el trabajo realizado es una constante llamada equivalente mecánico del calor .
En el Sistema Internacional de Unidades (SI), la unidad de calor es la misma de energía, es decir el Joule .
Si expresamos el calor en calorías y el trabajo en Joules o julios (J), se tiene la siguiente equivalencia entre Joules y Calorías:
1 caloría = 4,186 Joule ó
1 J = 0,24 cal
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¿Qué es la Entalpía?
La entalpía es la cantidad de energía calorífica de una
sustancia. El cambio de entalpía se denomina ΔH y se define como:
ΔH = Hproductos – Hreactantes
Reacción Endotérmica:
Si la entalpía de los productos es mayor que la de los
reactivos decimos que es una reacción endotérmica.
Reacción Exotérmica:
Si la entalpía de los productos es menor que la de los
reactivos se libera calor y decimos que es una reacción exotérmica.
Para cada una de las siguientes Reacciones:
1 ) CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g) + 2H2O(g) + 213 Kcal
2) CH4(g) + 2O2(g) – 213 Kcal → CO2(g) + 2H2O(g)
3) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O -80,3 KJ
4) Ba(OH)2.8H2O + 2NH4NO3 + 80,3KJ → Ba(NO3)2 + 2NH3 + 10H2O
a) Demuestre qué clase de reacción se presenta (endotérmica/exotérmica)
b) Para cada caso diagrame el avance de la reacción -vs- el contenido de entalpía.