Page 124 - Libro Hipertextos Quimica 1

Reacciones y ecuaciones químicas

2.6 Ecuaciones termoquímicas
Termómetro Vaso Dewar
Para determinar la variación de entalpía DH de una reacción química se
necesita medir el calor absorbido o desprendido cuando la reacción tiene
lugar en un recipiente abierto, es decir, a presión atmosférica. Vamos a
considerar como ejemplo, la reacción de combustión del metano (CH ).
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Supongamos que la reacción transcurre en un calorímetro (figura 37),
con lo cual, todo el calor desprendido en la reacción es absorbido por el
agua. Supongamos también que al quemar 1 mol de metano, la tempera-
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tura de 4,0 ? 10 g de agua se eleva de 25 a 78,2 °C.
Antes de realizar el cálculo que nos proponemos, debemos tener en
cuenta que para un determinado cambio de temperatura, el flujo de calor
necesario es proporcional a la masa de la sustancia. Mientras que, para
una masa fija, el flujo de calor es proporcional al cambio de temperatura.
Estas proporcionalidades se pueden expresar de la siguiente manera:
Figura 37. Con el calorímetro se mide el calor
desprendido en una reacción de combustión. Q ~ m ? Dt,
de donde Q es el flujo de calor (en calorías o julios), m es la masa (en gra-
mos) y Dt es el cambio de temperatura (temperatura final 2 temperatura
inicial) expresado en grados centígrados. Introduciendo una constante
de proporcionalidad, c, la expresión anterior se convierte en:
Q 5 m ? c ? Dt
La constante de proporcionalidad c, es una propiedad de las sustancias
puras, conocida como calor específico (figura 38).
El calor específico se define como el calor necesario para elevar la tem-
peratura de un gramo de sustancia, un grado centígrado. Se expresa
como calorías/gramo ? grado.
Volviendo a nuestro ejemplo, tenemos que:
Q 5 calor absorbido por el agua
c 5 calor específico del agua 5 1,00 (cal/g) ? °C
m 5 masa del agua 5 4,0 ? 10 g
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Calor específico Dt 5 78,2 2 25,0 °C 5 53,2 °C
Sustancia Sustituyendo los diferentes términos, se obtiene:
cal/g ? °C J/g ? °C
Q 5 4,0 ? 10 g ? 1,00 cal/g ? °C ? 53,2 °C 5 212,8 ? 10 calorías
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H O (s) 0,49 2,10 Por lo tanto, la combustión de un mol de metano proporciona 212,8 ? 10 3
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H O (l) 1,00 4,18 calorías al agua, es decir, DH por mol de metano quemado es 2212,8
2
kcal, por lo tanto, la reacción es exotérmica.
H O 0,48 2,01
2 (g) Los resultados de estos cálculos se pueden resumir por medio de una
Na 0,29 1,21 ecuación termoquímica. Este tipo de ecuación especifica el flujo de calor
de una reacción con el valor y signo de DH en calorías, a la derecha de la
NaCl 0,21 0,88 ecuación. Así la ecuación termoquímica de la combustión del metano es:

Cu 0,092 0,38 CH 1 2O CO 1 2H O , DH 5 2212,8 kcal.
4(g) 2(g) 2(g) 2 (l)
Zn 0,092 0,38 Esta ecuación nos indica que se desprenden 2212,8 kilocalorías cuando
un mol de metano reacciona con dos moles de oxígeno para dar un mol
Bi 0,029 0,12 de gas carbónico y dos moles de agua.

Pb 0,031 0,13 Veamos ahora la ecuación termoquímica de la descomposición del agua.
Hg 0,033 0,14 H O H 2(g) 1 1/2O 2(g) , DH 5 168373,20 cal
(l)
2
Fe (a) 0,107 0,45 Esta ecuación nos indica que para descomponer 1 mol de H O en H y
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O , es necesario que esta absorba 68.373,20 cal (reacción endotérmica).
Figura 38. Calor específico de algunas sustancias. 2
124 © Santillana

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