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Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 6
Lección 4: Energía de los cambios de faseEntalpía y cambios de fase
La energía se absorbe o se libera por un sistema que atraviesa un cambio de fase. Los cambios de energía de los sistemas que atraviesan cambios de fase complementarios son iguales en magnitud, pero opuestos en signos. Por ejemplo, el calor molar de la vaporización del agua (que corresponde a la transición de agua en estado líquido a agua en estado gaseoso) es +40.7 kJ/mol, mientras que el calor molar de la condensación del agua (que corresponde a la transición de agua en estado gaseoso a agua en estado líquido) es -40.7 kJ/mol. Creado por Jay.
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Transcripción del video
Tenemos un poco de agua sólida o hielo y queremos
derretirla para transformarla en agua líquida. Al cambio de fase de agua sólida a
líquida se le conoce como fusión, y para derretir el hielo se necesitan
6.01 kilojoules positivos por cada mol. Este cambio en la entalpía se simboliza
como delta de H subíndice fus, que significa fusión. A este de aquí se le conoce como
calor de fusión o entalpía de fusión. Ahora pensemos en el cambio de fase que
transforma agua líquida en agua gaseosa. A este cambio de fase se le conoce como
vaporización, y también requiere energía. Específicamente en el caso del agua, se requieren 40.7 kilojoules por cada mol
de agua líquida que se vaya a vaporizar. A este cambio de energía se
le conoce como entalpía de vaporización o simplemente calor de vaporización. Ahora volvamos y pensemos en la estructura
del hielo. El hielo tiene moléculas de agua en una estructura cristalina que se repite,
las moléculas de agua se mantienen unidas por enlaces de hidrógeno, por ejemplo,
aquí, entre estas dos moléculas de agua. Cuando añadimos energía, aumentamos
la libertad de movimiento, así que por aquí tenemos una imagen del agua líquida. Estas moléculas de agua siguen
unidas por enlaces de hidrógeno, sin embargo, ya no tienen
una estructura cristalina. Entonces, aumentamos la libertad de movimiento, y utilizamos energía para alterar
esa estructura cristalina. A continuación, pensemos en transformar
agua líquida en agua gaseosa o vapor. Cuando el agua está en estado gaseoso
no existen más fuerzas intermoleculares entre las moléculas, es decir, no
hay nada que las mantenga unidas. Así que se necesita mucha energía
para separar estas dos moléculas de agua. Se requiere mucha energía para
romper estos enlaces de hidrógeno. Esta es la razón por la que tenemos un valor
tan alto para el calor de vaporización. Por lo tanto, se necesita mucha más energía para separar completamente estas
moléculas que para, simplemente, incrementar la libertad de movimiento.
40.7 es un número mucho mayor que 6.01. Si se necesitan +40.7 kilojoules por mol de
energía para pasar del estado líquido al gaseoso, entonces a la inversa, cuando se
pasa del estado gaseoso al líquido, se desprende la misma cantidad de energía. Por lo tanto, podemos escribir 40.7
kilojoules por mol. Sin embargo, como la energía se desprende o se pierde,
necesitamos incluir un signo negativo. Al cambio del estado gaseoso al líquido se
le conoce como condensación. Por lo tanto, el calor de condensación es
-40.7 kilojoules por mol. Ahora bien, si se necesitan 6.01 kilojoules por
mol para pasar del estado sólido al líquido, entonces a la inversa, al pasar del estado líquido al sólido, se desprenderán 6.01
kilojoules por mol de energía. Así que necesitaremos incluir un signo negativo
por aquí, para indicar que la energía se desprende o se pierde. Al paso del estado líquido al sólido
se le conoce como solidificación o congelación. Por lo tanto, a este valor se le conoce
como calor de congelación del agua.