Page 271 - Quimica - Undécima Edición

6.4 Entalpía de las reacciones químicas 241

volumen del sistema se mantiene constante y otra en la que la presión aplicada sobre el
sistema se mantiene constante.
Si una reacción química se realiza a volumen constante, entonces DV 5 0 y no re-
Recuerde que w 5 2PΔV.
sultará trabajo P-V a partir de este cambio. De la ecuación (6.1) se sigue que

DE 5 q 2PDV
5 q v (6.4)

Se agrega el subíndice “v” para recordar que se trata de un proceso a volumen constante.
A primera vista, esta ecuación puede parecer extraña, ya que antes se señaló que q no es
una función de estado. No obstante, el proceso se realiza en condiciones de volumen
constante, por lo que el cambio de calor tiene sólo un valor específi co, el cual es igual a
DE.

Entalpía
Muchas veces, las condiciones de volumen constante no son convenientes y en ocasiones
son imposibles de alcanzar. La mayoría de las reacciones ocurren en condiciones de pre-
sión constante (por lo general a presión atmosférica). Si dicha reacción produce un incre-
mento neto en el número de moles de un gas, entonces el sistema realiza un trabajo sobre
los alrededores (expansión ). Esto se debe al hecho de que para que el gas formado ingre-
se en la atmósfera, debe actuar contra la presión atmosférica. De manera contraria, si se
consumen más moléculas de gas de las que se producen, los alrededores realizan el tra-
bajo sobre el sistema (compresión ). Por último, no se realiza trabajo alguno si no hay un
cambio neto en el número de moles de los gases de reactivos a productos.
En general, para un proceso a presión constante escribimos.

¢E 5 q 1 w
5 q p 2 P¢V
o q p 5 ¢E 1 P¢V ) 5 . 6 (

donde el subíndice “p” denota condiciones a presión constante.
Ahora presentamos una nueva función termodinámica de un sistema llamada entalpía
(H) , la cual se defi ne por medio de la ecuación

H 5 E 1 PV (6.6)

donde E es la energía interna del sistema y P y V son la presión y el volumen del sistema,
respectivamente. Debido a que E y PV tienen unidades de energía, la entalpía también las
tiene. Además, E, P y V son funciones de estado, es decir, los cambios en (E 1 PV)
dependen sólo de los estados inicial y fi nal. Por lo tanto, el cambio en H, o DH, también
depende sólo de los estados inicial y fi nal, es decir, H es una función de estado.
Para cualquier proceso, el cambio de entalpía de acuerdo con la ecuación (6.6) está
dado por

¢H 5 ¢E 1 ¢(PV ) ) 7 . 6 (
Si la presión se mantiene constante, entonces

DH 5 DE 1 PDV (6.8)

Si se compara la ecuación (6.8) con la ecuación (6.5), podemos ver que para un proceso
a presión constante, q p 5 DH. Una vez más, aunque q no es una función de estado, el
cambio de calor a presión constante es igual a DH debido a que la “trayectoria” está
defi nida y en consecuencia puede tener sólo un valor específi co.