Referente a la unidad de termoquímica:
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas? ¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Fecha límite para responder: 21 de Marzo de 2011
11 comentarios:
A) Entalpía química
Para una reacción exotérmica a presión constante, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía liberada en la reacción, incluyendo la energía conservada por el sistema y la que se pierde a través de la expansión contra el entorno.(Es decir que cuando la reacción es exotérmica la variación de entalpía del sistema es negativa). Análogamente, para una reacción endotérmica, la variación de entalpía del sistema es igual a la energía absorbida durante la reacción, incluyendo la energía perdida por el sistema y la ganada a través de la expansión contra el entorno.(En las reacciones endotérmicas el cambio de entalpía es positivo para el sistema, porque gana calor)
La entalpía total de un sistema no puede ser medida directamente; la variación de entalpía de un sistema sí puede ser medida en cambio.
La variación de entalpía se define mediante la siguiente ecuación:
ΔH = H{final} - H{inicial}
* ΔH es la variación de entalpía.
* Hfinal es la entalpía final del sistema. En una reacción química, Hfinal es la entalpía de los productos.
* Hinicial es la entalpía inicial del sistema. En una reacción química, Hinicial es la entalpía de los reactivos
La entalpía de reacción es la energía asociada a una reacción, y viene dada por la suma de las entalpías de formación de productos menos la de reactivos según sus coeficientes estequiométricos (n), siendo las entalpías de formación de los elementos en su estado natural iguales a cero.
Y según la ley de Hess: el calor de reacción de un determinado proceso es siempre el mismo, cualquiera que sea el camino seguido por la reacción o sus etapas intermedias.
B) Para determinar si una reacción es espontánea o no a temperatura y presión constante se utiliza otro concepto termodinámico que es la Energía Libre de Gibbs
Los cambios de entalpía (ΔH) como entropía (ΔS) combinados determinan cuán favorable es una reacción. Por ejemplo, quemar un pedazo de madera libera energía (exotérmico, favorable) y resulta en una sustancia con menos estructura (se liberan gases de CO2 y H2O los cuales resultan menos 'ordenados' que la madera sólida). De esta manera se puede predecir que si un pedazo de madera fue encendido, continuará quemádose hasta en final. El hecho que esto ocurra así se adjudica al en su Energía libre de Gibbs
El grado en que una reacción es favorable fue descripto por el destacado químico Josiah Willard Gibbs, quien definió la energía libre de una reacción como
ΔG= ΔH - T * ΔS
Criterios de espontaneidad
Si ΔG < 0 reacción espontánea
Si ΔG > 0 la reacción no ocurre espontáneamente. La reacción inversa es espontánea
Si ΔG = 0 el sistema estáen equilibrio. No hay tendencia a que se produzca la reacción en ningún sentido y Si el proceso no ocurre a temperatura y presión constantes el valor del signo de ΔG, no es criterio de espontaneidad
algunas reacciones quimicas son espontáneas a ciertas temperaturas porque la energía libre de gibbs del sistema la cual es una funcion de estado a sufrido una disminución.esto tiene que suceder a presió y temperatura constantes.
un ejemplo de raccion es la descomposicion del HgO(s) en Hg(l) más O2 la cual se vuelve espontanea al aumentar su temperatura.
se puede predecir comprovando lo siguiente: la energia libre de gibbs del sistema es menor que 0 es espontanea. si es igual está en equilibrio,y si es menor no es espontanea
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas?
Para que las moléculas puedan reaccionar se necesita una energía de activación esta se puede conseguir mediante calor pero este calor causa un efecto perjudicial. Para solucionar este problema se emplean las enzimas. Las enzimas son proteínas que se desnaturalizan en el momento en el que no se da la temperatura optima, entre otras condiciones, por lo tanto algunas reacciones no se producen espontaneas porque la temperatura no es la apropiada
¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
.FÓRMULA: AG = AH-TAS
AG= VARIACION DE LA ENERGIA LIBRE.
AH=VARIACION DE LA TEMPERATURA
T= TEMPERATURA
AS=VARIACIONDE ENTROPIA DEL SISTEMA,
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
CRITERIOS DE ESPONTENEIDAD;
SI AG es menor de 0 la reacción es espontaneo.
SI AG es mayor de 0 la reacción no es espontanea.
SI AG es igual a 0 el sistema esta en equilibrio.
Si el proceso no es a temperatura ni presión constante el valor del signo de AG no es criterio de espontaneidad.
“TERMOQUÍMICA”
*¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas?
*¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
*¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Creo que algunas reacciones químicas son espontáneas a cierta temperatura porque dependen de los valores de la entalpía y de la entropía. La espontaneidad de una reacción esta determinada por la relación entre el desorden del sistema y la entalpía, así si ambos valores son positivos será espontánea a altas temperaturas y si por el contrario estos valores son negativos la reacción será espontánea solo a temperaturas bajas.
La relación entre la energía y el desorden puede explicarse a partir de la siguiente ecuación:
G = H – TS ó Δ G = Δ H - T Δ S.
Donde H es el contenido energético o entalpía, T es la temperatura absoluta, S es la entropía y G la llamada energía libre de Gibbs. La magnitud G es la que determina el carácter espontáneo de una reacción química.
Podemos saber que una reacción no es espontánea cuando Δ G = Δ H - T Δ S es >0
*Si Δ H es negativo y Δ S es positivo (ΔG siempre será negativo) la reacción es espontánea para cualquier temperatura, aunque el proceso sea endotérmico (Δ H > 0) será espontáneo (Δ G < 0).
*Si Δ H es positivo y Δ S es negativo (ΔG siempre será positivo) la reacción no es espontánea.
*Si la reacción tiene valores negativos para Δ H y Δ S es espontánea a temperaturas bajas.
*Si ambos valores (Δ H y Δ S) son positivos la reacción es espontánea a altas temperaturas.
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas?
En un principio se asociaba la espontaneidad de una reacción a su calor exotérmico, sin embargo,
se conocen numerosos procesos endotérmicos que son espontáneos, como la evaporación
de sustancias, la disolución de sales en agua o la descomposición de algunas sustancias.
(NH4)2CO3 (s) NH4HCO3 (s) + NH3 (g) DH = 40 kJ
El que un proceso sea espontáneo no depende sólo de la variación de entalpía, influye otra
magnitud termodinámica que es la entropía (S). Podemos identificarla con la medida del grado
de desorden de un sistema.
En la naturaleza tienden a producirse de forma espontánea procesos en los que :
1. El desorden aumenta (mayor entropía)
2. El desorden disminuye (menor entalpía)
Hay una magnitud termodinámica que relaciona la entalpía y la entropía, es la energía libre
(G).
T = temperatura (ºK)
Se puede demostrar que para una reacción química que tiene lugar a temperatura y presión
constantes dicha reacción es espontánea si DG < 0. Será no espontánea si DG > 0. Habrá una
situación de equilibrio si DG = 0.
· Influencia de la temperatura en la espontaneidad de una reacción :
A temperaturas bajas predomina DH la reacción será espontánea si es exotérmica.
A temperaturas altas predomina T · DS la reacción será espontánea si aumenta el desorden.
¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
ΔH: ΔU + Δn RT
k=A*e-Ea/RT
Ea=energíade activación, R=constante de los gases
T=temperatura, A*=factorde frecuencia (frecuencia de las colisiones)
k aumenta al aumentar la frecuencia de las colisiones y la temperatura y al disminuir la energía de activación.
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Las reacciones químicas opera el principio de mínima energía según el cual los sistemas materiales
tienden a evolucionar en el sentido en el que disminuye su energía potencial. Una reacción química evoluciona hacia estados de menor
contenido energético.
Sucede, en ocasiones, que siendo el contenido energético de los productos inferior al de los reactivos, el sistema
en cuestión no evoluciona espontáneamente como cabría esperar según el principio de mínima energía.
Esto es debido a que se precisa una cierta cantidad de energía, por lo general pequeña,
para poner en marcha la reacción. Esta dosis de energía inicial se denomina energía de activación y se emplea en la
ruptura de los primeros enlaces, que suministrará energía propia suficiente como para mantener la reacción por sí misma.
De acuerdo con el principio de mínima energía,ninguna reacción endotérmica podría ser espontánea,
pues en este tipo de reacciones la energía del sistema aumenta. Sin embargo, existen en la naturaleza reacciones y procesos que,
siendo endotérmicos, se producen espontáneamente. Ello indica que, junto con la energía, otro factor debe condicionar el carácter
espontáneo de una reacción química. Ese factor adicional es el grado de desorden , también denominado entropía (S) .
La entropía depende de factores tales como el número de partículas en juego o el estado físico de las sustancias. Así el
estado gaseoso es más desordenado que el líquido o que el sólido y corresponde, por lo tanto, a una mayor entropía.
Junto con la tendencia a alcanzar el estado de mínima energía, los sistemas químicos tienden de forma natural a alcanzar
el estado de máximo desorden y son ambos factores los que controlan conjuntamente el carácter espontáneo de las reacciones químicas.
Sergio Vega Lombardo.
a) ¿Por qué crees que algunas reacciones son espontáneas solo a ciertas temperaturas? ¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
Los sistemas evolucionan siempre hacia un estado de máxima entropía. Cuando el sistema se encuentra en dichas condiciones no se producen reacciones de espontaneidad. Es por eso que solo se producen a algunas temperaturas.
Cuando la reacción se encuentra en la máxima entropía deja re reaccionar por lo tanto es esa temperatura deja de producirse, es por eso que solo reaccionan a ciertas temperaturas.
En cada sistema la reacción se produce a una determinada temperatura.
La fórmula que lo relaciona:
∆G= ∆H – Tº• ∆S
∆G = Energia libre de Gibbs. (mide la espontaneidad de la reacción)
∆S = Entropía (desorden de moléculas en la reacción química)
∆H = Entalpia.
Tº= Temperatura.
b) ¿ Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Si podríamos saberlo. No con la intensidad que se produciría pero si podríamos decir si lo es o no.
Aplicando la fórmula diríamos lo siguiente;
∆H exotermica -
∆S evolucion hacia el maximo desorden +
∆G espontáneo -
∆H endotérmica +
∆S -
∆G +
∆H endotermica +
∆S +
∆G ∆G < 0
∆G > 0
∆G = 0
∆H exotérmica -
∆S -
∆G ∆G < 0
∆G > 0
∆G = 0
-Porque la espontaneidad de las reacciones químicas depende no sólo de la energía sino también del desorden de moléculas, y como al haber una alta temperatura también hay un aumento de desorden.
-Sí, hay una fórmula: Δ G = Δ H - T Δ S
-sí, cuando un sistema tiene el potencial suficiente como para actuar sin la asistencia de un agente externo.
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas? ¿Conoces alguna fórmula que las relacione? NO
Los procesos químicos buscan alcanzar siempre el estado de mínima energía o máxima estabilidad, y el estado de máximo desorden. Estos dos factores, que determinan si el proceso se produce espontáneamente o no, a veces, entran en competencia.
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Los procesos que tienen lugar de forma espontánea en una dirección no pueden tener lugar en las mismas condiciones en dirección opuesta.
Se supone que los procesos que ocurren de forma espontánea
lo hacen para disminuir la energía de un sistema es posible explicar este hecho.
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas? ¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
En la naturaleza tienden a producirse de forma espontánea procesos en los que :
1. El desorden aumenta (mayor entropía)
2. El desorden disminuye (menor entalpía)
Hay una magnitud termodinámica que relaciona la entalpía y la entropía, es la energía libre
(G).
¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
∆G = ∆H - T · ∆S
T = temperatura (ºK)
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Se puede demostrar que para una reacción química que tiene lugar a temperatura y presión
constantes dicha reacción es espontánea si ∆G < 0. Será no espontánea si ∆G > 0. Habrá una
situación de equilibrio si ∆G = 0.
• Influencia de la temperatura en la espontaneidad de una reacción :
A temperaturas bajas predomina ∆H la reacción será espontánea si es exotérmica.
A temperaturas altas predomina T · ∆S la reacción será espontánea si aumenta el desorden
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas? ¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
En un principio se asociaba la espontaneidad de una reacción a su calor exotérmico, sin embargo,
se conocen numerosos procesos endotérmicos que son espontáneos, como la evaporación
de sustancias, la disolución de sales en agua o la descomposición de algunas sustancias.
El que un proceso sea espontáneo no depende sólo de la variación de entalpía, influye otra
magnitud termodinámica que es la entropía (S). Podemos identificarla con la medida del grado
de desorden de un sistema.
En la naturaleza tienden a producirse de forma espontánea procesos en los que:
El desorden aumenta (mayor entropía)
El desorden disminuye (menor entalpía)
Hay una magnitud termodinámica que relaciona la entalpía y la entropía, es la energía libre
(G).
DG = DH - T • DS
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Se puede demostrar que para una reacción química que tiene lugar a temperatura y presión
constantes dicha reacción es espontánea si DG< 0. Será no espontánea si DG> 0. Habrá una
situación de equilibrio si DG = 0.
Influencia de la temperatura en la espontaneidad de una reacción:
A temperaturas bajas predomina DH :la reacción será espontánea si es exotérmica.
A temperaturas altas predomina T • DS: la reacción será espontánea si aumenta el desorden.
¿Por qué crees que algunas reacciones químicas son espontáneas solo a ciertas temperaturas?
Porque solamente esas ciertas temperaturas son las favorecedoras para que esa reacción se producca, es decir, esa reacción depende del compuesto y del ambiente para que sea posible.
¿Conoces alguna fórmula que las relacione?
si: AG= AH- TªC x As
¿Existe alguna forma de predecir si una reacción determinada va o no a producirse, de manera espontánea, en unas condiciones dadas?
Si, pues si conoces el compuesto y sus propiedades y tambien conoces las caracteristicas del medio, podrás saber si ese medio favorece o no a su reacción y podrás saber más o menos cuando se podrá realizar esa reacción puesto que conoces todo lo necesario pero saberlo.
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