omo sabrs, existe una rama de la qumica (latermoqumicaotermodinmica) que estudia laenerga implicada en las reacciones qumicasy, dentro de esta energa, estudia elcalor de reaccin a presin constante, lo que conocemos con el nombre deentalpa de reaccin. Habrs visto con frecuenciareacciones qumicasdonde aparece lo siguiente:

Equilibrio qumico entre el nitrgeno y el hidrgeno para producir amonacoPues bien, estavariacin de entalpaque en el caso de esta reaccin en concreto es de -94,2 kJ (para 2 moles producidos de amonaco), para sta y otras reacciones, es un valor tabulado que se ha determinado generalmente de forma experimental. Aunque existen mtodos sofisticados, una forma sencilla de medir elcalor de reaccin a presin constanteen el laboratorio es mediante el uso de uncalormetro, un aparato muy semejante a un termo para mantener caliente el t o el caf, es decir, un recipiente que posibilita que la prdida de calor durante el proceso sea pequea.Mediante uncalormetro, adems de medir el calor que se libera o absorbe en una reaccin qumica, se puede determinar lacapacidad calorfica especficade una sustancia.Elcalormetroconsiste esencialmente en un vaso metlico protegido por otro vaso de material aislante para evitar intercambios de calor con el entorno. El recipiente dispone de una tapa perforada donde colocamos untermmetro(debemos medir la variacin de temperatura durante la reaccin qumica) y un agitador. A continuacin vemos un esquema:

Esquema de un calormetro sencillo de laboratorioSi, por ejemplo, queremos determinar la variacin de entalpa de lareaccin de neutralizacin entre el cido clorhdrico y el hidrxido sdico, segn la reaccin:

Reaccin de neutralizacin cido clorhdrico hidrxido sdicoSe prepara cierto volumen de ambas disoluciones de la misma concentracin, por ejemplo, 250 ml de una disolucin de HCl 0,5M y 250 ml de disolucin de NaOH 0,5M. Cuando las dos disoluciones estn a temperatura ambiente (la temperatura es esencial en este experimento, ya que calcularemos la variacin de entalpa por variaciones en la temperatura), anotaremos dicha temperatura. Lo adecuado en un laboratorio es tener una temperatura ambiente entre 15 y 25C. Seguidamente mezclamos volmenes iguales y exactos de las dos disoluciones dentro del calormetro, cerramos rpidamente y controlamos la temperatura, anotando el valor mximo que sta alcanza.Lareaccin de neutralizacin cido-baseesfuertemente exotrmica(si no tuvisemos el protector aislante delcalormetronotaramos que el recipiente se calienta mucho) el calor desprendido es absorbido por la propia disolucin, motivo por el cul sube su temperatura, y otra porcin de calor es absorbido por el propio calormetro. La cantidad de calor que absorber la disolucin vendr dada por su masa y su capacidad calorfica especfica:

Intercambio de calor en el calormetroSi las disoluciones empleadas son relativamente diluidas, podemos asemejar el valor de c a la capacidad calorfica especfica del agua, que es 4180 J/kgK, del mismo modo que podemos ignorar el error por prdida de calor debida a la absorcin por el calormetro si ste tiene una masa pequea y el valor de calor que absorbe es pequeo a su vez.Una vez calculado el calor de reaccin, q, para nuestras condiciones, podemos determinar la variacin de entalpa para cada mol de NaOH o para cada mol de HCl que ha reaccionado.Como se puede observar, la determinacin experimental de una entalpa de reaccin en el laboratorio es muy sencilla.

Cmo vara el calor de reaccin si se aumenta la masa y la concentracin de las soluciones utilizadas?epende. La entalpa es una propiedad extensiva, pero si nos referimos una reaccin no podemos decir que al aumentar uno de los reactivos aumentar la entalpa. Hay que considerar cuanto reactivo reacciona. Por ejemplo, si agregamos ms de un reactivo en exceso el calor de reaccin no variar.Por otro lado, la entalpa de reaccin es directamente proporcional a la masa reaccionante. Es decir, si duplicamos la cantidad de moleculas que raccionan se duplicar la entalpa de esa reaccin.

Supongo que eso es ms que suficiente. Suerte.

PD: entalpa de reaccin y calor de reaccin es lo mismo.... ...

La termoqumica estudia los cambios energticos ocurridos durante las reacciones qumicas. El calor que se transfiere durante una reaccin qumica depende de la trayectoria seguida puesto que el calor no es una funcin de estado. Sin embargo, generalmente las reacciones qumicas se realizan a P=cte o a V=cte, lo que simplifica su estudio. La situacin ms frecuente es la de las reacciones qumicas realizadas a P=cte, y en ellas el calor transferido es el cambio de entalpa que acompaa a la reaccin y se denomina "entalpa de reaccin". La entalpa es una funcin de estado, luego su variacin no depende de la trayectoria. Las reacciones donde la variacin de entalpa es positiva (calor absorbido en la reaccin) son llamadas reaccionesendotrmicas, mientras que aquellas cuya variacin de entalpa es negativa (calor cedido por el sistema durante la reaccin) son llamadas reaccionesexotrmicas. Si la reaccin endotrmica se realiza en un sistema de paredes adiabticas, como consecuencia de la reaccin se produce una disminucin en la temperatura del sistema. Si la reaccin es exotrmica y se realiza en un recipiente de paredes adiabticas, la temperatura final del sistema aumenta. Si las paredes del sistema son diatrmicas, la temperatura del sistema permanece constante con independencia de la transferencia de energa que tiene lugar debido al cambio en la composicin.

Cambios de entalpa estndar de reaccin

Para estudiar desde un punto de vista termodinmico una reaccin qumica, se considera que el estado inicial lo constituyen los reactivos puros y separados, y el estado final lo constituyen los productos de reaccin, tambin puros y separados. Las propiedades termodinmicas de cada sustancia son diferentes, por lo que una reaccin qumica va acompaada de un cambio en las funciones termodinmicas del sistema. Para poder evaluar este cambio se tabulan las propiedades termodinmicas de sustancias individuales (H, Cp, S, G...).Tabla de propiedades termodinmicas.En general, los valores tabulados de entalpas, se refieren a los valores asignados a las sustancias qumicas en susestados convencionales. El estado convencional de una sustancia se elige arbitrariamente como elestado normal o estndarde la sustancia a 25C y 1bar.Estado estndar o normal:El estado estndar de una sustancia, es la forma pura ms estable de la misma, a la presin de 1 bar y a la temperatura especificada. Si la sustancia es un gas a esa presin y temperatura, el estado estndar se elige como aquel en el que el gas se comporta como gas ideal.En el caso de disoluciones lquidas ideales (o disoluciones slidas ideales) el estado estndar de cada componente se elige como el lquido (o el slido puro) a la T y P de la disolucin (o a P=1bar, realmente hay poca diferencia si la presin no es muy alta). En el caso de disoluciones diluidas ideales el estado estndar del disolvente se elige como el lquido (o el slido puro) a la T y P de la disolucin, sin embargo el estado estndar del soluto es un estado ficticio a la T y P de la disolucin, que resulta de extrapolar las propiedades del soluto en las disoluciones muy diluidas al caso lmite en el que su fraccin molar fuera 1. En el caso de disoluciones no ideales hay dos convenios diferentes, uno supone elegir el estado estndar de las disoluciones ideales, y el otro el de las disoluciones diluidas ideales, (el convenio ha de especificarse, porque en cualquier caso debe cumplirse que, lo que implica un valor diferente de i0, de aiy de i).Para cada valor de temperatura existe un nico estado normal de una sustancia pura dada, dicho estado se representa pory se lee entalpa molar estndar a la temperatura T. Arbitrariamente la entalpa molar de cada elemento a la presin de 1bar y temperatura de 25C es tomado como cero.Existen elementos como es el caso del carbono que tienen varias formas alotrpicas, el diamante y el grafito. Para tales elementos, se toma como sustancia de referencia la forma estable a 25C y 1 bar. En este caso la forma ms estable es el grafito, y su entalpa es cero, pero no es cero la del diamante.Este convenio arbitrario se aplica a elementosnoa compuestos, excepcin hecha de los gases diatmicos homonucleares.Elprimer principio de la termodinmicaoprimera ley de la termodinmica,1se define como:En un sistema cerradoadiabtico(que no hay intercambio de calor con otros sistemas o su entorno como si estuviera aislado) que evoluciona de un estado iniciala otro estado final, el trabajo realizado no depende ni del tipo detrabajoni del proceso seguido.Ms formalmente, esteprincipiose descompone en dos partes; El principio de la accesibilidad adiabticaEl conjunto de los estados de equilibrio a los que puede acceder unsistema termodinmicocerrado es,adiabticamente, unconjunto simplemente conexo. y un principio de conservacin de la energa:Eltrabajode la conexin adiabtica entre dos estados de equilibrio de un sistema cerrado depende exclusivamente de ambos estados conectados.Este enunciado supone formalmente definido el concepto detrabajo termodinmico, y sabido que los sistemas termodinmicos slo pueden interaccionar de tres formas diferentes (interaccin msica, interaccin mecnica e interaccin trmica). En general, el trabajo es una magnitud fsica que no es una variable de estado del sistema, dado que depende del proceso seguido por dicho sistema. Este hecho experimental, por el contrario, muestra que para los sistemas cerrados adiabticos, el trabajo no va a depender del proceso, sino tan solo de los estados inicial y final. En consecuencia, podr ser identificado con la variacin de una nueva variable de estado de dichos sistemas, definida comoenerga interna.Se define entonces la energa interna,, como una variable de estado cuya variacin en un proceso adiabtico es el trabajo intercambiado por el sistema con su entorno:

Cuando el sistema cerrado evoluciona del estado inicial A al estado final B pero por un proceso no adiabtico, la variacin de la Energa debe ser la misma, sin embargo, ahora, el trabajo intercambiado ser diferente del trabajo adiabtico anterior. La diferencia entre ambos trabajos debe haberse realizado por medio de interaccin trmica. Se define entonces la cantidad de energa trmica intercambiadaQ(calor) como:

Siendo U la energa interna, Q el calor y W el trabajo.Por convenio, Q es positivo si va del ambiente al sistema, o negativo si lo ha perdido el sistema y W, es positivo si lo realiza el sistema contra el ambiente y negativo si est realizado por el ambiente contra el sistema.Esta definicin suele identificarse con la ley de laconservacin de la energay, a su vez, identifica elcalorcomo una transferencia deenerga. Es por ello que la ley de la conservacin de la energa se utilice, fundamentalmente por simplicidad, como uno de los enunciados de la primera ley de la termodinmica:La variacin deenergade unsistema termodinmicocerrado es igual a la diferencia entre la cantidad decalory la cantidad detrabajointercambiados por el sistema con sus alrededores.En su forma matemtica ms sencilla se puede escribir para cualquier sistema cerrado:

donde: es la variacin de energa del sistema, es el calor intercambiado por el sistema a travs de unas paredes bien definidas, y es el trabajo intercambiado por el sistema a sus alrededores.

Primer Principio de la Termodinmica

Unsistema termodinmicopuede intercambiar energa con su entorno en forma detrabajoy decalor, y acumula energa en forma deenerga interna. La relacin entre estas tres magnitudes viene dada por elprincipio de conservacin de la energa.Para establecer el principio de conservacin de la energa retomamos la ecuacin estudiada en la pgina dedicada al estudio de sistemas de partculas que relaciona el trabajo de las fuerzas externas (Wext) y lavariacin de energa propia(U) :

Nombramos igual a la energa propia que a laenerga internaporque coinciden, ya que no estamos considerando la traslacin del centro de masas del sistema (energa cintica orbital).Por otra parte, el trabajo de las fuerzas externas es el mismo que el realizado por el gas pero cambiado de signo: si el gas se expande realiza untrabajo(W) positivo, en contra de las fuerzas externas, que realizan un trabajo negativo; y a la inversa en el caso de una compresin. Adems, ahora tenemos otra forma de suministrar energa a un sistema que es en forma de calor (Q).

Luego la expresin final queda:

Este enunciado del principio de conservacin de la energa aplicado a sistemas termodinmicos se conoce comoPrimer Principio de la Termodinmica.Para aclarar estos conceptos consideremos el siguiente ejemplo: un recipiente provisto de un pistn contiene un gas ideal que se encuentra en un cierto estado A. Cuando desde el exterior se le suministra calor al gas (Q>0) su temperatura aumenta y segn laLey de Joule, su energa interna tambin (UB>UA). El gas se expande por lo que realiza un trabajo positivo. El primer principio nos da la relacin que deben cumplir estas magnitudes:

Si el recipiente tuviera paredes fijas, el gas no podra realizar trabajo, por lo que el calor suministrado se invertira ntegramente en aumentar la energa interna. Si el recipiente estuviera aislado trmicamente del exterior (Q=0) el gas al expandirse realizara un trabajo a costa de su energa interna, y en consecuencia esta ltima disminuira (el gas se enfriara).