Curvas de calentamiento y enfriamiento, calor de reacción y tipos de enlaces químicos
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Curva de calentamiento
Curva de calentamiento: representación gráfica de la temperatura versus el tiempo desde sólido hasta vapor.
Segmentos
- Segmento AB: representa el calentamiento del sólido desde -20 °C hasta 0 °C.
- Segmento BC: cambio de estado de sólido a líquido; temperatura constante.
- Segmento CD: calentamiento del agua líquida de 0 a 100 °C; aumento de temperatura.
- Segmento DE: cambio de estado de líquido a gas; absorción de calor.
Líneas en la curva
- Líneas diagonales: aumento de temperatura, absorción de calor, aumento de energía cinética.
- Líneas horizontales: cambio de estado con temperatura constante; absorción de calor.
Curva de enfriamiento
Segmentos
- AB: pérdida de calor del vapor de agua desde 120 °C a 100 °C.
- BC: cambio de estado de gas a líquido; temperatura constante.
- CD: pérdida de calor del agua líquida desde 100 °C a 0 °C.
- DE: cambio de estado de líquido a sólido; temperatura constante.
Líneas en la curva
- Líneas diagonales: liberación de calor, disminución de la temperatura; menor energía cinética.
- Líneas horizontales: cambio de estado, liberación de calor, temperatura constante; menor energía cinética.
Calor de reacción
Calor de reacción: energía liberada o absorbida durante un cambio químico (kcal·mol-1).
- QabsH2O: m · Ce · Δt
- QabsC: Cc · Δt
- QR: QT (kcal) / mol del reactivo
- Qt: QabsH2O + QabsC
Tipos de sistemas
- Sistema abierto: hay interacción de masa y energía con el ambiente.
- Sistema cerrado: hay interacción de energía pero no de masa con el ambiente.
- Sistema aislado: no hay interacción ni de energía ni de masa con el ambiente.
Definiciones básicas
- Sistema: conjunto de elementos que interactúan entre sí con un objetivo determinado.
- Componente: cada uno de los elementos de un sistema.
- Estado: una de las tres formas en que está la materia (sólido, líquido, gas).
- Fase: parte homogénea de un sistema.
Ejemplos de sistemas (notación: C = componentes, E = estados, F = fases)
- Sist. con 2 C, 1 E, 1 F: limonada (sal y azúcar).
- Sist. con 1 C, 2 E, 2 F: cubo de hielo derritiéndose.
- En una solución sobresaturada de leche tiene: 2 C, 2 E, 2 F.
- Una solución insaturada de azúcar tiene: 2 C, 2 E, 1 F.
- Aceite y H2O: 2 C, 1 E, 2 F.
- Fe + O2 → FeO: 3 C, 2 E, 3 F.
- H2O hirviendo: 1 C, 2 E, 2 F.
Reacciones químicas
- Reacciones irreversibles: los reactivos se transforman en productos y los productos no vuelven a convertirse en reactivos.
- Reacciones reversibles: los reactivos se transforman en productos y los productos pueden volver a convertirse en reactivos. Constante de equilibrio: Ke = [productos] / [reactivos].
Energía interna y entalpía
- Energía interna: energía total interna; en el contexto de reacciones, el calor de reacción a volumen y temperatura constantes. ΔE = Eproductos − Ereactivos. Para una reacción exotérmica ΔE < 0 y para una endotérmica ΔE > 0.
- Entalpía: calor de reacción a presión y temperatura constantes. ΔH = Hproductos − Hreactivos. Para una reacción exotérmica ΔH < 0 y para una endotérmica ΔH > 0.
Ley de Hess
Ley de Hess: la variación de entalpía para una reacción dada es independiente del número de etapas a través de las cuales ocurre la reacción.
Enlaces químicos
Enlaces: fuerzas que mantienen unidos a los átomos, iones o moléculas.
- Enlace iónico: transferencia de electrones; aparición de cargas opuestas (ion positivo y negativo) y cambio en las propiedades físicas.
- Enlace covalente: comparte electrones entre átomos. Si la diferencia de electronegatividad es menor a ≈1,7 el enlace es predominantemente covalente; si es mayor, tiende a ser iónico. Existen enlaces covalentes apolares y covalentes polares (formados por diferentes átomos con diferencia moderada de electronegatividad).
- Enlace metálico: característico de los metales (por ejemplo, Fe presenta enlace metálico).
Propiedades relacionadas
- Enlace covalente: generalmente asociado a puntos de fusión bajos respecto a los iónicos; se comparten electrones y puede haber liberación o absorción de calor según la reacción.
- Enlace iónico: asociado a puntos de fusión altos; se transfieren electrones y puede haber liberación o absorción de calor según la reacción.
Notas adicionales
- La carga del ion está relacionada con la cantidad de protones y electrones que tiene. Por ejemplo, Na+ (Z = 11, masa atómica ≈ 23 g·mol-1) tiene 11 protones y 10 electrones.
- El radio del ion Cl- es mayor que el radio del átomo neutro Cl.
- El punto de ebullición del H2O en Caracas es aproximadamente 99,9 °C.