1.8 ENTALPIA DE REACCION Y ENTALPIA DE FORMACION

Durante toda su existencia, la humanidad ha utilizado reacciones químicas para producir energías. Estas  han ido desde las más rudimentarias, como la combustión de madera o carbón hasta la más sofisticada como las que tienen lugar en los motores de aviones , naves espaciales lanchas ultra rápidas y automóviles de carreras. Como sabemos, las reacciones químicas van acompañadas  de un desprendimiento o de una absorción de energía. Esto nos muestra la forma de evolución de reacciones químicas así como, ejemplos que nos da a conocer algunas de estas reacciones y nos dice que  han ido de las más rudimentarias hasta las más complejas como son las que producen las naves espaciales, autos entre otro tipo de aparatos .

Las reacciones químicas provocan una variación de energía, que suele manifestarse en forma de calor. Su estudio es muy importante, por lo que en este bloque se determinara el calor absorbido o desprendido en las reacciones, así como los posibles métodos para su determinación. De acuerdo a las reacciones que se produzcan se obtendrán diferentes temperaturas  así  como su absorción o su desprendimiento y los métodos usados para su medición o determinación de estas temperaturas y la variación de energía obtenida en estas reacciones que suele manifestarse en forma de calor.

Antes de continuar, se establecerá el significado de algunos términos que se emplean con frecuencia, como la palabra sistema. Por sistema se entiende la porción específica del universo en cual se enfoca la atención. Por ejemplo, si se quisieran considerar los cambios que se producen en una solución de cloruro de sodio y nitrato de plata, la solución es el sistema, mientras que el vaso de precipitados y todo lo demás son los alrededores. Otra definición de sistema es conjunto de principios coordinados para formar un todo científico, así el cambio que produce el nitrato de plata y cloruro de sodio que son una solución y su nombre son el resultado de esta y que lo demás es otro tipo de soluciones o mesclas.

Para explicar los cambios  que se producen en un sistema, es necesario definir con precisión sus propiedades, antes y después de que se produzcan el cambio. Por lo  regular,  esto se hace al especificar el estado del sistema, es decir, al reunir un grupo especifico de condiciones de presión, temperatura, numero de moles de cada componente  y su forma física (por ejemplo, gas, liquido, solido o forma cristalina).al especificar estas variables, se han fijado todas las propiedades del sistema. Por tanto, el conocimiento de estas características permite definir sin ambigüedad las propiedades del sistema. Aquí como se muestra en la lectura se buscan las propiedades del sistema así como los cambios que produce este, sus propiedades  son  mejor conocidas como variables, sus ambigüedades que quiere decir que son de diferentes características.

 

Continuando con el tema, diremos que en los siglos XVII y XVIII, los mundos de la química y la física parecían estar bien delimitados. La química se enfocaba al estudio de aquellos cambios que implicaban alteraciones en la  estructura molecular, entre tanto la física  se encargaba del estudio de aquellos cambios que no implicaban  dichas alteraciones.

 

De esa manera, mientras que en la primera parte del   XIX Davy se ocupaba de alterar la ordenación molecular de los compuestos inorgánicos y Berthelot la de los compuestos orgánicos, los físicos Joule, Mayer y Helmholtz estudiaban el flujo del calor, al que denominaron termodinámica (de las palabras griegas que significan movimiento de calor).En 1840, su trabajo comprobó que en los cambios sufridos por el calor y otras formas de energía, no se destruye ni se crea energía. A este principio se le llamo la Ley de la conservación de la energía o primer principio de la termodinámica. Esto nos dice que en años pasados los grandes físicos estudiaban la termodinámica y los cambios que tenían las leyes que comprobaban así como los métodos que estos utilizaron para descubrir nuevas teorías para comprobar la termodinámica.

A estos trabajos se sucedieron las aportaciones de los físicos Carnot, Thomson, Kelvin y Clausius,  quienes demostraron que el calor, abandonado a sí mismo, fluye espontáneamente  de un punto con mayor temperatura hacia otro con menor temperatura, y que a partir  del calor  se puede obtener trabajo  solamente  cuando existe el flujo de calor a través de una diferencia de temperaturas. Esta indiferencia se generalizo para aplicarla a cualquier forma de energía que fluye desde un punto de mayor intensidad hacia otra de menor intensidad. Nos dicen que el calor fluye espontáneamente de más a menos temperatura, produciendo  trabajo si existe flujo de calor a través de diferentes  de temperatura que esto significa que se convierten en calor.

Por su parte, en 1850, Clausius estableció el término entropía para designar la proporción entre el calor contenido en un sistema aislado y su temperatura absoluta. Asimismo, demostró  que en cualquier cambio espontaneo de energía, la entropía del sistema se incrementa. Este principio se llamó segundo principio de la termodinámica. Nos muestra que cualquier cambio de calor se aumenta la entropía del sistema y a este cambio lo  llamaron termodinámica en los cambios sufridos por el calor y otras formas de energía, no se destruye ni se crea energía

Tales avances en el terreno de la física no podrían aislarse de la química, ya que después de todo, aparte del sol, la mayor fuente de calor en el mundo  del siglo XIX residía en las reacciones químicas, como la combustión de la madera, el carbón y el petróleo. Por  esta  misma época, también se observó  que otras reacciones químicas desarrollaban calor, por ejemplo, la neutralización de ácidos  por bases. De hecho, todas las reacciones  químicas   implican algún tipo de transferencia térmica, ya sea de emisión de calor (y a veces luz) al entorno, o bien de absorción de calor (y a veces de luz) desde el entorno. Nos vuelve a resaltar las reacciones químicas  y su producción de energía la neutralización de asidos por bases y la emisión de calor o luz su absorción de este en el entorno la transferencia térmica de  estas.

En 1840, los mundos de la química y de la física  se unieron y comenzaron a marchar juntos gracias al trabajo del químico ruso-suizo German Henri Hess (1802-1850).Hess dio a conocer los resultados de cuidadosas medidas que había tomado sobre la cantidad de calor desarrollada en las reacciones químicas entre cantidades  fijas de algunas sustancias. La unión de la química y la física la hizo un ruso, dio a conocer medidas de calor desarrolladas en las reacciones sensillas.

 Logro demostrar que la cantidad de calor producida (o absorbida) en el paso de una sustancia a otra era siempre la misma, sin importar  la ruta química por la que había ocurrido el cambio, ni en cuantas etapas. Debido a esa generalización (ley de Hess) ,esta  personalidad es considerada en ocasiones  como el fundador de la Termoquímica(química de calor de las reacciones químicas).con base en dicha ley , parecía altamente probable  que la de la ley  de la conservación de la energía se aplicase  tanto  los cambios químicos como a los físicos. Este mismo ruso dio a conocer el calor producido de una sustancia a ora es igual sin importar por donde pase y es considerado como el fundador de la termodinámica.

En 1860 y 1869, Pierre Berthelot, quien había hecho importantes trabajos en síntesis orgánica, concentro su atención  en la termoquímica. Para ello, ideo algunos métodos para efectuar reacciones químicas dentro  de cámaras  rodeadas por agua a temperatura conocida y a partir del incremento  en la temperatura  del agua circundante al finalizar  la reacción, podía medirse  la cantidad de calor desarrollada por la misma. Utilizando este tipo de calorímetro (de la palabra latina  que significa “medida de calor”), Bethelot obtuvo determinaciones cuidadosas  de la cantidad de calor  desarrollada por cientos de reacciones químicas. Pierre efectuó métodos para reacciones químicas en cámaras  rodeadas por agua.

A partir de la anterior explicación  sobre el calor en las reacciones químicas, podemos decir que una razón  por la cual  se lleva a cabo es porque  los productos alcanzan un estado de energía menor, más estable que el de los reactivos. Para que los productos alcancen  este estado más estable, se debe liberar y emitir energía a los alrededores  en forma de calor(o como trabajo y calor).Cuando se neutraliza  una solución  de una base agregando un acido, la liberación de la energía  se nota por un aumento de  inmediato de temperatura en la solución. Por  ejemplo, cundo  el motor de  un automóvil quema gasolina, desde luego se libera calor, y al mismo tiempo  aparte  de la energía  efectúa  el trabajo de mover  el automóvil. El cambio de energía de una neutralización de combustiones  entre otras se debe a que se crea una reacción  química y la estabilidad de los reactivos que actúan conforme a su energía y calor.