6.7: Ecuaciones Termoquímicas
Para una reacción química (el sistema) realizada a presión constante – con el único trabajo realizado causado por expansión o contracción – la entalpía de la reacción (también llamada el calor de la reacción, ΔHrxn) es igual al calor intercambiado con el entorno (qp).
El cambio en la entalpía es una propiedad extensiva y depende de la cantidad de los reactantes que participan en la reacción (o el número de moles de los reactantes). El cambio en la entalpía es específico de la reacción, y los estados físicos de las especies reactantes y el producto son importantes. Una reacción exotérmica se caracteriza por un valor de −ΔHrxn, mientras que una reacción endotérmica tiene un valor de +ΔHrxn.
Debido a que la cantidad de calor liberado o absorbido por una reacción corresponde a la cantidad de cada sustancia consumida o producida por la reacción, es conveniente utilizar una ecuación termoquímica para representar los cambios tanto en materia como en energía. En una ecuación termoquímica, el cambio en la entalpía de una reacción se muestra como ΔHrxn, y generalmente es proporcionada a continuación de la ecuación para la reacción. La magnitud de ΔHrxn indica la cantidad de calor asociada a la reacción mostrada en la ecuación química. El signo de ΔHrxn indica si la reacción es exotérmica o endotérmica, tal como se explicó previamente. En la siguiente ecuación, 1 mol de gas hidrógeno y 1/2 mol de gas oxígeno (a cierta temperatura y presión) reaccionan para formar 1 mol de agua líquida (a la misma temperatura y presión).
Esta ecuación indica que 286 kJ de calor se liberan al entorno. En otras palabras, 286 kJ de calor se liberan (la reacción es exotérmica) por cada mol de hidrógeno que se consume o por cada mol de agua que se produce. Por lo tanto, la entalpía de la reacción es un factor de conversión que se puede utilizar para calcular la cantidad de calor que se libera o absorbe durante las reacciones que implican cantidades específicas de reactivos y productos.
Si los coeficientes de la ecuación química se multiplican por algún factor (es decir, si se cambia la cantidad de una sustancia), el cambio en la entalpía debe multiplicarse por ese mismo factor.
(aumento de dos veces las cantidades indicadas)
(reducción de dos veces las cantidades indicadas)
Para ilustrar que el cambio de entalpía de una reacción depende de los estados físicos de los reactivos y productos, considere la formación de agua gaseosa (o vapor de agua). Cuando 1 mol de gas hidrógeno y ½ mol de gas oxígeno reaccionan para formar 1 mol de agua gaseosa, sólo se liberan 242 kJ de calor, en contraposición a 286 kJ de calor, que se libera cuando se forma agua líquida.
