Page 275 - Quimica - Undécima Edición

6.4 Entalpía de las reacciones químicas 245

Verifi cación Como 87.9 g es menos que el doble de la masa molar de SO 2 (2 3 64.07 g)
como se muestra en la ecuación termoquímica anterior, esperamos que el calor liberado sea
menor a 198.2 kJ. Problema similar: 6.26.
Ejercicio de práctica Calcule el calor emitido cuando se queman 266 g de fósforo blanco
(P4) en aire, de acuerdo con la ecuación
P 4 (s) 1 5O 2 (g) ¡ P 4 O 10 (s) ¢H 523 013 kJ/mol

Comparación entre DH y DE
¿Qué relación hay entre DH y DE en un proceso? Para saberlo, podemos considerar la
reacción entre el sodio metálico y el agua:

2Na(s) 1 2H 2 O(l) ¡ 2NaOH(ac) 1 H 2 (g) ¢H 52367.5 kJ/mol

Esta ecuación termoquímica establece que cuando dos moles de sodio reaccionan con un
exceso de agua, se desprenden 367.5 kJ de calor. Observe que uno de los productos es
hidrógeno gaseoso, el cual debe empujar el aire para ingresar en la atmósfera. En conse-
cuencia, una parte de la energía producida por la reacción se utiliza para realizar el tra-
bajo de empujar un volumen de aire (DV) contra la presión atmosférica (P) (fi gura 6.7).
Para calcular el cambio en energía interna reorganizamos la ecuación (6.8) de la siguien-
te manera:

DE 5 DH 2 PDV
El sodio reacciona con agua para
Si suponemos una temperatura de 258C e ignoramos el pequeño cambio en el volumen de formar hidrógeno gaseoso.
la disolución, podemos demostrar que el volumen de 1 mol de H 2 gaseoso a 1.0 atm y
298 K es de 24.5 L, de manera que 2PDV 5 224.5 L ? atm o 22.5 kJ. Finalmente,

Recuerde que 1 L ? atm 5 101.3 J.
¢U 52367.5 kJ/mol 2 2.5 kJ/mol
52370.0 kJ/mol

Este cálculo muestra que DE y DH son aproximadamente lo mismo. La razón de que Para reacciones que no producen un
cambio en el número de moles de ga-
el valor de DH sea más pequeño que el de DE en magnitud es que una parte de la energía
ses de reactivos a productos [por
interna liberada se usa para realizar el trabajo de expansión del gas, por lo que se des- ejemplo, H 2 (g) 1 F 2 (g) ¡ 2HF(g)], DE
prende menos calor. Para reacciones que no implican gases, el valor de DV por lo general 5 DH.
es muy pequeño, de manera que DE es prácticamente igual a DH.
Otra forma de calcular el cambio de energía interna de una reacción gaseosa es su-
poner un comportamiento de gas ideal y temperatura constante. En este caso,
¢E 5 ¢H 2 ¢(PV )
5 ¢H 2 ¢(nRT )
5 ¢H 2 RT¢n 1 . 6 ( ) 0

P Figura 6.7 a) Vaso de
precipitados dentro de un cilindro
tapado con un pistón móvil. La
P
presión interior es igual a la presión
atmosférica. b) A medida que el
Aire + vapor de
agua + H gaseoso sodio metálico reacciona con el
2
agua, el hidrógeno gaseoso
Aire + vapor de agua generado empuja el pistón hacia
arriba (realizando un trabajo sobre
los alrededores) hasta que la
presión interior de nuevo iguala a
a) b) la exterior.