Cambio de entalpía: definición y cálculo

¿Qué es la entalpía?

Imagínese que tiene dos autos y ambos necesitan 30 galones de gasolina para funcionar, sin embargo, uno recorre 100 millas en ese tanque, mientras que el otro recorre 600 millas. Probablemente elegiría tomar el tanque de 600 millas para un viaje largo, ¿verdad? Aunque ambos autos requieren mucha energía, uno usa mucho mejor esa energía para operar.

Esta misma idea es la que impulsa algunas reacciones. A menudo se necesita mucha energía para poner en marcha una reacción para que comience. Pero para reacciones favorables, el nivel de energía final suele ser más bajo que la energía inicial. La cantidad de energía en una reacción o en un compuesto se llama entalpía .

Cambio en entalpía

La entalpía se describe a menudo como la cantidad de calor en un sistema. Cuando se trata de medir la energía asociada con la entalpía, el calor y la energía se pueden usar como sinónimos. La entalpía a menudo se mide quemando el compuesto y viendo cuánto calor emite. Realmente lo que sucede cuando se quema el compuesto es una reacción que descompone el compuesto. Entonces, se está midiendo el cambio de energía (del compuesto original al compuesto descompuesto) para determinar cuánta energía es capaz de emitir ese compuesto.

Una forma de impulsar una reacción es tener menos energía en los productos que en los reactivos. Esto significa que el cambio de entalpía es negativo. Aún puede ocurrir una reacción si el cambio de entalpía es positivo, solo es necesario que haya otras cosas que impulsen esa reacción. El cambio de entalpía es la diferencia de entalpía (energía) desde el comienzo de la reacción hasta el final de la reacción.

Calcular el cambio de entalpía

Para calcular el cambio de entalpía, primero debe conocer la entalpía inicial y final. Una de las formas más comunes de hacerlo es quemando el compuesto (como se mencionó anteriormente). Esto se hace en un calorímetro , que es simplemente un recipiente que quema el compuesto y mide la cantidad de calor que se desprende. Las tablas llamadas tablas de calor de formación enumerarán los compuestos comunes y la entalpía como ya se ha calculado.

Una vez que conozca la entalpía de cada uno de los materiales iniciales y finales, puede determinar el cambio de entalpía. Usando una ecuación química balanceada, multiplica la entalpía de cada compuesto por el número de moléculas usadas en la ecuación balanceada. Luego, encuentra la diferencia entre la entalpía total de todos los compuestos en el lado de los reactivos de la entalpía total de todos los compuestos en el lado de los productos.

Ejemplo de cálculo

Ahora veamos un ejemplo. Hagamos dióxido de nitrógeno. El dióxido de nitrógeno se produce mientras conduce su automóvil y en explosiones volcánicas. La ecuación balanceada para producir dióxido de nitrógeno es:

Entonces, dos moles de óxido nítrico más un mol de oxígeno forman 2 moles de dióxido de nitrógeno. El calor de combustión del óxido nítrico es 90,4 kJ / mol, el calor de combustión del oxígeno es 0 kJ / mol y el calor de formación del dióxido de nitrógeno es 33,9 kJ / mol. Nos referiremos al cambio de entalpía (delta H) simplemente H en esta ecuación.

H = (2 mol * 33,9 kJ / mol) – (2 mol) * 90,4 kJ / mol + 1 mol * 0 kJ / mol)

H = 67,8 kJ – 180,8 kJ

H = -113 kJ

Dado que el cambio de entalpía es negativo, podemos ver que esta reacción avanza en función de que la energía sea menor en los productos que en los reactivos.

Resumen de la lección

La entalpía es una medida de energía en un compuesto o reacción. Se puede medir con un calorímetro . La entalpía también se puede encontrar en tablas tales como tablas de calor de formación . El cambio de entalpía es la diferencia de entalpía en reactivos frente a productos. El cambio de entalpía se puede calcular restando la entalpía total de los reactivos de la entalpía total de los productos. La entalpía de cada compuesto debe multiplicarse por el número de moles presentes en una ecuación química balanceada.