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Termoquímica 4 • En una reacción química, además de producirse una transformación de reactivos en productos se experimenta una variación de energía que se puede manifestar por la emisión o absorción de calor. Este hecho fundamental, utilizado especialmente desde la Revolución Industrial, ha servido para mejorar el bienestar (sistemas de calefacción, calderas…) e impulsar el desarrollo industrial (maximización de eficiencia de motores y generadores). Es importante subrayar, además, la influencia de los combustibles fósiles en la economía mundial a pesar de sus efectos negativos para el medio ambiente. • Ciertos conceptos incluidos en el tema han sido ya introducidos en 1.° de Bachillerato al estudiar las transformaciones calor-trabajo, pero el enfoque que hay que darle es muy diferente, ya que de todos los posibles procesos en los que se genera o absorbe calor, el alumno debe fijarse solo en los químicos. • De todos los conceptos, los más difíciles de entender para los alumnos son la energía interna y el concepto de trabajo de expansión-compresión de un sistema, ya que son los que menor aplicación tienen en los problemas de termoquímica a este nivel. • Es interesante resaltar el concepto de entropía como desorden molecular y mencionar la teoría de Gaia propuesta por Lovelock como un sistema que se autorregula porque, entre otras muchas cosas, cuando disminuye la entropía en una parte del sistema, aumenta al mismo tiempo en otra. PRESENTACIÓN 121
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122 4 Termoquímica • Introducción a la termoquímica. Sistemas, variables y transformaciones termodinámicas. Trabajo de expansión-compresión de un gas. Calor. Procesos exotérmicos y endotérmicos. • Primer principio de la termodinámica. Transferencia de calor a presión constante ( Q p ) y a volumen constante ( Q v ). • Entalpías de formación, reacción y enlace. Ley de Hess. Utilización de la ley de Hess en el cálculo de entalpías de reacción a partir de entalpías de formación, reacción y enlace. Diagramas entálpicos. • Entropía. Segundo principio de la termodinámica. Entropía molar estándar. Tercer principio. Entropía de reacción. • Energía libre de Gibbs. Condiciones de equilibrio y espontaneidad. Energía libre de Gibbs de formación y reacción. • Aplicaciones energéticas de las reacciones químicas. Combustibles. Dispositivos de frío-calor. Valor energético de los alimentos. Conceptos CONTENIDOS • Cálculo de la U , W , Q en un proceso químico, a partir del primer principio. • Estudio de la relación entre Q p y Q v para sólidos, líquidos y gases ideales. • Cálculo de la entalpía de una reacción, utilizando las entalpías de enlace o de formación. • Cálculo de la entalpía de una reacción mediante la ley de Hess.
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