Conservación de Masa y Energía
Entropía
Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio de Ciencias y Humanidades
Plantel “Oriente
I.Q. Ramón Monreal Vera Romero
Profesor Asociado de T.C.
Balance de Materia
Calculo de Masa
• Se tiene 40 g de C₃H₈. Calcula numerode moles, gramos de cada sustancia,entalpía y entropía. Establece si secumple la ley de la conservación de lamateria, ¿reacción química endotérmica oexotérmica? Y ¿reacción químicaespontanea o no espontanea?
C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂O
Calculo de Masa
C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂OBalancear la reacción química, iniciando
con aquellos elementos que menos se
repiten:
– Carbono
– Hidrogeno
– Oxígeno
Calculo de Masa
C₃H₈ + O₂ CO₂ + H₂OSe tienen tres carbonos en reactivos y
solamente uno en productos. ¿Qué número
ponemos de coeficiente para tener dos
carbonos?
C₃H₈ + O ₂ 3CO ₂ + H ₂ O
Calculo de Masa
C₃H₈ + O₂ 3CO₂ + H₂O
• Se tienen ocho hidrógenos en reactivos y
solamente dos en productos. ¿Qué
número ponemos de coeficiente para
tener seis hidrógeno?
C₃H₈ + O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Calculo de MasaC₃H₈ + O₂ 3CO₂ + 4H₂O
• Se tienen dos oxígenos en reactivos y (6
y 4) diez en productos. ¿Qué número
ponemos de coeficiente para tener diez
oxígeno?
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Calculo de Masa
Reacción Química Balanceada
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Calculo de Masa
Formula C₃H₈
Elemento Numero
de átomos
Masa
Atómica
Total
Carbono 3 32 uma 36 uma
Hidrógeno 8 1 uma 8 uma
Masa
Molecular
44 uma
Calculo de Masa
Formula O₂
Elemento Numero
de átomos
Masa
Atómica
Total
Oxígeno 2 16 uma 32 uma
Masa
Molecular
32 uma
Calculo de Masa
Formula CO₂
Elemento Numero
de átomos
Masa
Atómica
Total
Carbono 1 12 uma 12 uma
Oxígeno 2 16 uma 32 uma
Masa
Molecular
44 uma
Calculo de MasaFormula H₂O
Elemento Numero de
átomos
Masa
Atómica
Total
Hidrógeno 2 1 uma 2 uma
Oxígeno 1 16 uma 16 uma
Masa
Molecular
18 uma
Calculo de Masa
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44
uma
32
uma
44
uma
18
uma
Relación mol 1 5 3 4
Masa 40 g ? ? ?
Numero de
moles? ? ? ?
Calculo de Masa
• 40 g C₃H₈1𝑚𝑜𝑙
44 𝑔= 0.909 𝑚𝑜𝑙
• Una mol de C₃H₈ es de 44 gramos, por lo
tanto como se tiene 40 gramos debe ser
menor de 1 mol.
Calculo de Masa
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44
uma
32
uma
44
uma
18
uma
Relación mol 1 5 3 4
Masa 40 g ? ? ?
Numero de
moles0.909
mol
? ? ?
Calculo de Masa• Con la relación molar se obtiene las moles de las
sustancias faltantes
• 0.909 mol C₃H₈5𝑚𝑜𝑙O₂
1mol C₃H₈= 4.545 𝑚𝑜𝑙O₂
0.909 mol C₃H₈3 𝑚𝑜𝑙CO₂
1 mol C₃H₈= 2.727 𝑚𝑜𝑙 CO₂
0.909 mol C₃H₈4 𝑚𝑜𝑙 H₂O
1 mol C₃H₈= 3.636 𝑚𝑜𝑙 H₂O
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación mol 1 5 3 4
Calculo de Masa
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44
uma
32
uma
44
uma
18
uma
Relación mol 1 5 3 4
Masa 40 g ? ? ?
Numero de
moles0.909
mol
4.545mol
2.727
mol
3.636mol
Calculo de MasaCon las moles y la masa molecular se obtiene la masa de
cada sustancia
4.545 𝑚𝑜𝑙O₂32 𝑔
1molO₂= 145.44 g de O₂
2.727 mol CO₂44 𝑔 CO₂
1mol CO₂= 119.988 𝑔 𝑑𝑒 CO₂
3.636 mol H₂O18 𝑔 H₂O
1 mol H₂O= 65.448𝑚𝑜𝑙
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44 uma 32 uma 44 uma 18 uma
Numero de
moles0.909 mol 5.545 mol 2.727 mol 3.636 mol
Calculo de Masa
• Se suman masa de reactivos y de productos
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44
uma
32 uma 44
uma
18
uma
Relación mol 1 5 3 4
Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448
Numero de
moles0.909
mol
4.545mol
2.727 mol 3.636mol
Calculo de Masa
• Suma de reactivos:
• 40 g + 145.44 g = 185.44 g
• Suma de productos:
• 119.988 g +65.448 = 185.436 g
• La masa de reactivos es igual la masa de los
productos, se cumple la ley de la conservación de la
materia.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44 uma 32 uma 44 uma 18 uma
Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448
Calculo de Masa
• Se suman masa de reactivos y de productos
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Masa
Molecular44
uma
32 uma 44
uma
18
uma
Relación mol 1 5 3 4
Masa 40 g 145.44 g 119.988 𝑔 65.448
Numero de
moles0.909
mol
4.545mol
2.727 mol 3.636mol
185.44 g 185.436
Balance de Energía
Calculo de Energía
Reacción Química Balanceada
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Calculo de Energía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación mol 1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 ? ? ?
Calculo de Energía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación mol 1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 ? ? ?
Calculo de Energía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 ? ?
Calculo de Energía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 393.51 ?
Calculo de Energía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 -103.85 0 393.51 241.82
Calculo de Energía
• Calculo de entalpia por compuesto:• -103.85 Kj/mol (1) = -103.85 Kj/mol
• 0 Kj/mol (5) = 0.00 Kj/mol
• -393.51 Kj/mol (3)= -1180.53 Kj/mol
• -241-82 Kj/mol (4)= - 967.28 Kj/mol
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82
Entalpia
por
compuesto
-103.85 0.00 -1180.53 -967.28
Calculo de Energía
• Totales:• Reactivos =-103.85 Kj/mol + 0 =-103.85 Kj/mol
• Productos =-241.82 Kj/mol -967.28 Kj/mol = -1209.10 Kj/mol
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82
Entalpia
por
compuesto
-103.85 0.00 -1180.53 -967.28
Total Reactivos Productos
-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol
Calculo de Energía
-1209.10 -103.85 0
Recta numérica -1209.10 está más a la izquierda, por lo tanto es menor
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 - 103.85 0 -393.51 -241.82
Entalpia
por
compuesto
-103.85 0.00 -1180.53 -967.28
Total Reactivos Productos
-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol
La entalpia disminuye -103.85 Kj/mol > -1209.10 Kj/mol
Calculo de Energía
Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = Δ𝐻𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠
Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = ( )𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 −( )𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = (−1209.10𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙)𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − −103.85𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠
Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = −1209.10𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙 + 103.85 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙
Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = −1105.25 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙
El cambio de entalpía es de -1105.25 kj/mol
Interpretación: perdio 1105.25 Kj/mol de entalpia por lo tanto es EXOTÉRMICA
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Entalpia
por
compuesto
-103.85 0.00 -1180.53 -967.28
Total Reactivos Productos
-103.85 Kj/mol -1209.10 Kj/mol
La entalpia disminuye -103.85 Kj/mol > -1209.10 Kj/mol
Balance de Entropía
Calculo de Entropía
Reacción Química Balanceada
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Calculo de Entropía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación mol 1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 ? ? ?
Calculo de Entropía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación mol 1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 ? ? ?
Calculo de Entropía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 ? ?
Calculo de Entropía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 ?
Calculo de Entropía
• Se obtienen los valores de entalpia de
formación estándar de las tablas.
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83
Calculo de Entropía
• Calculo de entalpia por compuesto:• 269.91 Kj/mol (1) = 269.91 Kj/mol K
• 205.13 Kj/mol (5) = 1025.65 Kj/mol K
• 213.74 Kj/mol (3)= 641.22 Kj/mol K
• 188.83 Kj/mol (4)= 755.32 Kj/mol K
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83
Entalpia
por
compuesto
269.91 1025.65 641.22 755.32
Calculo de Entropía
• Totales:• Reactivos=269.91Kj/molK+1025.65Kj/mol K =1295.56 Kj/molK
• Productos =641.22 Kj/molK+755.32Kj/molK = 1396.54Kj/molK
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83
Entalpia
por
compuesto
269.91 1025.65 641.22 755.32
Total Reactivos Productos
1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K
Calculo de Entropía
0 1295.56 1396.54
Recta numérica 1396.54 está más a la derecha, por lo tanto es mayor
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Relación
mol1 5 3 4
Δ𝐻𝑓𝑜 269.91 205.13 213.74 188.83
Entalpia
por
compuesto
269.91 1025.65 641.22 755.32
Total Reactivos Productos
1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K
La entropía aumenta 1295.56 Kj/molK < 1396.54 Kj/molK
Calculo de Entropía
Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = Δ𝑆𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = ( )𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 −( )𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠
Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = (1396.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾)𝑃𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠 − 1295.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾 𝑅𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠
Δ𝐻𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = 1396.54𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾- 1295.56𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾
Δ𝑆𝑅𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛 𝑄𝑢í𝑚𝑖𝑐𝑎 = 100.98 𝐾𝑗/𝑚𝑜𝑙𝐾
El cambio de entropía es de 100.98 kj/molK
Interpretación: gano 100.98 Kj/molK de entropia por lo tanto es ESPONTANEA
C₃H₈ + 5O₂ 3CO₂ + 4H₂O
Entalpia
por
compuesto
269.91 1025.65 641.22 755.32
Total Reactivos Productos
1295.56 Kj/mol K 1396.54 Kj/mol K
La entropía aumenta 1295.56 Kj/molK < 1396.54 Kj/molK