Conceptos Fundamentales de Termoquímica y Química Orgánica

Reacciones Químicas y Termodinámica

Tipos de Reacciones

Reacción endotérmica: Es la reacción que requiere un aporte de energía para producirse.

Reacción exotérmica: Es la reacción que se produce con desprendimiento de energía.

Reacción espontánea: Es la reacción en la cual la energía libre del sistema disminuye, sin necesidad de que intervenga el entorno (puede intervenir pero no hace falta).

Reacción no espontánea: Es la reacción en la cual la energía libre del sistema aumenta.

Conceptos de Termodinámica

Energía interna de un sistema: Es la energía que tiene un sistema debido a la energía cinética y energía potencial de sus partículas.

Entalpía estándar de reacción: Es lo que varía la entalpía de un sistema en el que transcurre una reacción con las proporciones que indican sus coeficientes, se mide con el calor que se intercambia a presión constante (P=cte).

Entalpía estándar de formación: Es la variación de entalpía donde se produce un mol de compuesto a partir de sus elementos.

Entalpía estándar de combustión: Es la energía liberada en forma de calor, en una reacción de combustión de 1 mol de sustancia.

Entropía: Es un principio de la termodinámica que mide el grado de desorden en que las partículas de un sistema físico se distribuyen en un volumen determinado.

Entalpía libre estándar de reacción: Representa el trabajo libre (útil) que se puede obtener en un proceso.

Ley de Hess: La variación de entalpía en una reacción química es la misma, independientemente de que la reacción se efectúe en una o varias etapas.

Criterio de Espontaneidad

Para que una reacción sea espontánea:

1. Reacción exotérmica: Si aumenta la entropía la reacción es espontánea a cualquier temperatura. Si disminuye la entropía la reacción es espontánea a temperaturas suficientemente bajas.
2. Reacción endotérmica: Si disminuye la entropía la reacción no es espontánea. Si aumenta la entropía la reacción es espontánea a temperaturas suficientemente altas.

Primer Principio de la Termodinámica

Es la conservación de la energía. Se establecen dos conceptos:

1. Trabajo (W): Es una forma de transferir energía entre dos sistemas físicos, que se produce como consecuencia de procesos donde intervienen fuerzas y desplazamientos.
2. Calor (Q): Es una forma de transferir energía entre dos sistemas físicos, que se produce por el hecho de encontrarse ambos a diferente temperatura.

Química Orgánica

Isómeros

Compuestos isómeros: Compuestos con la misma fórmula molecular pero diferentes propiedades porque tienen diferentes enlaces.

Tipos de Isómeros

Isómeros estructurales o planos: Compuestos que teniendo la misma fórmula molecular tienen diferente fórmula plana desarrollada. Hay de tres tipos:

• De cadena: Mismo grupo funcional y diferente distribución de los carbonos.
• De posición: Misma cadena y mismo grupo funcional, diferente colocación.
• De función: Diferente grupo funcional.

Isómeros espaciales o estereoisómeros: Compuestos que teniendo la misma fórmula molecular y la misma desarrollada plana se diferencian en la disposición espacial u orientación de alguno de sus átomos. Hay de dos tipos:

• Geométricos: Compuestos que tienen dos grupos de átomos iguales colocados de diferente forma alrededor de un doble enlace.
• Ópticos: Compuestos que solo se diferencian en el ángulo que desvía la luz polarizada. Estos compuestos tienen que tener uno o más átomos de carbono con los cuatro sustituyentes diferentes.

Otros Conceptos Importantes

Grupo funcional: Átomo o grupo de átomos que confiere a una molécula orgánica unas propiedades químicas características.

Serie homóloga: Conjunto de compuestos con el mismo grupo funcional, que se diferencia en el número de átomos de carbono.

Familia de compuestos: Compuestos que poseen el mismo grupo funcional.

Carbono quiral: Carbono con los cuatro sustituyentes diferentes.

Desarrollo Sostenible

Desarrollo sostenible: Desarrollo que satisface las necesidades actuales sin poner en peligro la capacidad de las generaciones futuras para atender sus propias necesidades.