Procesos asociados con calor y velocidad en las Reacciones Químicas

ENTALPÍA

Una reacción química es un proceso mediante el cual una o más sustancias ya sea elementos o compuestos denominadas reactivos, sufren una transformación para dar lugar a sustancias diferentes denominadas productos.

Proceso de combustión del metano.

Imagínate la combustión que se produce en los calentadores de agua domésticos de  gas natural, cuyo componente principal es el metano. Cuando el gas sale por la válvula  reacciona con dos moléculas de oxígeno (cada una de ellas con dos átomos) produciendo una molécula de dióxido de Carbono y dos de agua, en fase vapor debido al calor desprendido.

La ecuación química que describe la reacción anterior es:

CH₄    +   2O₂    →   CO₂    +    2H₂O

Como puede apreciarse, los átomos antes y después de la reacción son los mismos, habiéndose reorganizado en el proceso de forma diferente.

Energía

Las reacciones químicas conllevan generalmente la ruptura de los enlaces químicos de los reactivos y la formación de nuevos enlaces para obtener los productos. 

La ruptura de enlaces precisa generalmente la aportación de una cierta cantidad de energía, mientras que la formación de enlaces la libera; el resultado neto de dichos intercambios de energía puede ser: 
Con desprendimiento de calor, entonces la reacción es exotérmica. 
Cuando la reacción precisa la aportación de calor para producirse es una reacción endotérmica.

En algunos casos, para que la reacción comience, es necesaria la aportación de una cierta energía inicial que se denomina energía de activación, cuando ello no es necesario, y la reacción entre los productos comienza por sí sola a temperatura y presión ambientales, la reacción se denomina reacción espontánea. 

Estos intercambios de calor son objeto de estudio de la Termoquímica. 

Reacciones Exotérmicas y Endotérmicas.

1. Una reacción Exotérmica es aquella que libera energía calorífica cuando se lleva a cabo por ejemplo:

Na(s)     +     H₂O    →   NaOH(ac)     +     H₂(g)

En la reacción del sodio con el agua es violenta, el sodio se derrite, y "se desliza" sobre la superficie del agua como un glóbulo plateado con un movimiento caótico; el hidrógeno que se desprende casi siempre arde. 

En esta reacción se aprecia desprendimiento de energía en forma de calor, es por eso que esta reacción es exotérmica.

2. La reacción que es endotérmica es aquella en la que se absorbe energía calorífica cuando se lleva a cabo. Por ejemplo:

La formación del Ozono:

3O₂   +  Energía      →        2O₃

Actualmente el frío industrial se genera con electricidad en máquinas frigoríficas.

Es importante decir que las reacciones endotérmicas al absorber calor pueden ser útiles y prácticas en algunos casos, como por ejemplo, el querer enfriar un lugar. En las reacciones endotérmicas los productos tienen más energía que los reactivos.

Otro ejemplo de reacción endotérmica es la descomposición de la sal común el cloruro de sodio NaCl en cloro y sodio.

                                         

                                                             _{electrólisis} 
NaCl + H₂O     →→→   NaOH  +  Cl_2(g)

Entalpía

Entalpía se origina de la palabra "enthalpien" que signifíca calentar . La energía que se libera en una reacción exotérmica está relacionada con la diferencia de la energía entre productos y reactivos.

El cambio de Energía en una reacción a una presión constante se conoce como "Cambio de Entalpía"     H

Cambio de entalpía:
  H =  (Suma de las entalpías de los productos) - (Suma de las entalpías de los reactivos)

Este valor es negativo en las reacciones exotérmicas:

     H^o_reacción = H_productos - H_reactantes

Entalpía de reacción.- Es el calor absorbido o bien desprendido en una reacción química a presión constante.


Entalpía de formación.- La entalpía de formación de un compuesto químico es la variación de entapía (H) de la reacción de formación de dicho compuesto a partir de sus elementos a una Presión de 1 atm y a una Temperatura de 25⁰ C  =   298⁰ K.

Por ejemplo la entalpía de formación del agua es equivalente a la entalpía de reacción del Hidrogeno y el Oxígeno.

H₂     +     1/2O₂   → → → →     H₂O  +   68.3 KCal

Para calcular la Entalpía de reacción de las sustancias a partir de las Entalpías de formación de dichas sustancias se debe seguir la siguiente fórmula:

ΔHreacción = (ΣΔHproductos) – (ΣΔHreactivos)

1. Recuerda que debes partir de una ecuación química perfectamente balanceada y a cada ΔH lo debes multiplicar por su coeficiente en la ecuación.

2. Recuerda también que las Entalpías de formación de los elementos libres y puros es igual a cero. 

3. Ten cuidado al aplicar los signos en tus cálculos matemáticos: 

(-) x (-) =   +   

y (-) x (+)  =   -

Actividad No. 1 

Con ayuda de la información del Blog, libros y páginas de internet contesta lo que se te pide en las páginas 392 y 393 de tu libro.Consulta los datos que necesites en la siguiente. (1 sello).

Entalpías de formación:

COMPUESTO	ENTALPÍA DE FORMACIÓN KCAL/MOL
C2H4(g)	12.49
NH3(g)	-11.02
C6H6(l)	48.95
C2H5OH(l)	- 66.37
NO2(g)	7.93
H2O(l)	- 68.31
H2O(g)	- 57.97
NO(g)	21.57
CO2(g)	- 94.05
NOCl(g)	12.57
N2O(g)	19.61
C3H8(g)	- 104.68

Actividad No. 2

Realiza los cálculos en el cuaderno de la Entalpía de cada una de las reacciones de la página 394 de tu libro. Después realiza la Autoevaluación  y la Actividad individual de la misma página.(2 selllos).


Velocidad de reacción


Se define como  "El cambio en la concentración de reactivos y productos con respecto al tiempo."

La velocidad de una reacción química depende de varios factores, los cuales son:

A. La naturaleza de las sustancias participantes.

B. La concentración de los reactivos.

C. La temperatura.

D. El área de Contacto.

E. El uso de catalizadores.

Actividad No. 3

Investiga en libros o en internet cómo es que influyen estos factores en la velocidad de una reacción y explícalo en tu libro en la página 395 de tu libro. (1 sello).


Desarrollo sustentable

Es el proceso por el cual se preserva, conserva y protege solo los Recursos Naturales para el beneficio de las generaciones presentes y futuras sin tomar en cuenta las necesidades sociales, políticas ni culturales del ser humano al cual trata de llegar el desarrollo sostenible que es el proceso mediante el cual se satisfacen las necesidades económicas, sociales, de diversidad cultural y de un medio ambiente sano de la actual generación, sin poner en riesgo la satisfacción de las mismas a las generaciones futuras. 

En pocas palabras "Satisfacer las necesidades de las generaciones presentes sin comprometer las posibilidades de las del futuro para atender sus propias necesidades".

El Objetivo del desarrollo sustentable es conseguir un crecimiento económico y social que sea respetuoso con el ambiente. En este sentido se sostiene sobre tres columnas de igual importancia: 
I. El desarrollo Económico
II. El desarrollo Social y
III. El cuidado del ambiente.

La Química como ciencia tiene como misión proponer metodología para el uso y la administración de los recursos naturales económicamente viables, que mantengan un equilibrio ecológico y que sean una opción para mejorar la calidad de vida de la población. Un ejemplo de esto es la invención del convertidor catalítico.

Actividad No. 4

Completar la página 399 de tu libro en base a lo que acabas de leer y tus propias investigaciones. Además en tu cuaderno "describe" con tus propias palabras lo que entendiste por desarrollo sustentable e investiga lo que es un Catalizador catalítico y escríbelo en tu cuaderno agrega una imagen a tu investigación. (2 sellos).

Actividad No. 5

Contesta lo que se te pide en las páginas 402 y 403 de tu libro. (1 sello).

Actividad No. 6

Realiza en tu cuaderno un Glosario con las definiciones de los conceptos vistos en este Bloque VIII, es mejor si usas imágenes o dibujos junto a tus definiciones, ordénalos alfabéticamente y cuida mucho la presentación.(2 sellos).

Actividad No. 7

Por último te pido que comentes en este Blog y me digas que acción "única" y "original" propones para favorecer al Desarrollo Sustentable en nuestra ciudad.(1 sello)

Estos trabajos se revisarán el Lunes 26 de este mes.

Recuerda que estas actividades y los reportes del Laboratorio van a darte la calificación del Bloque VIII, depende de ti si deseas mejorar tu promedio.

                                                               

Gracias, 

QBP Margarita O. Rodríguez Varela