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La ley de Hess y el cambio en la entalpía de una reacción

Utilizar la ley de Hess y los calores de formación para determinar el cambio de entalpía para las reacciones. Creado por Sal Khan.

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Transcripción del video

ahora que ya sabemos un poquito acerca del calor de formación y el cambio de la entropía y que es la entropía de chopo van podemos hablar de la ley de hesse ok es de la ley de hesse y lo que nos dice es que el cambio la energía de un proceso es independiente de cómo llegamos de un estado a otro ok y realmente esto es debido a 'la al hecho de que la energía es una variable de estado cuando hemos hablado del entalpía o de la energía interna son variables de estado y hemos hablado de esto muchas veces que es independiente de como como recordamos la trayectoria de un estado a otro pero esto es bastante útil para cuando trabajamos en las reacciones de todos los días así que déjenme poner una reacción de la forma a más ve que nos produce no se hace más de y lo que quiero descubrir es cuál fue el cambio en la entalpía de esta reacción no esencialmente cuánto calor fue absorbido o liberado por esta reacción y no sé cuáles no lo he medido y todo lo que tengo son los los calores de formación de tanto los reactivos como en los productos por ejemplo aquí digamos que tengo el calor de formación recordemos que h no es de calor en inglés sino h se refiere al cambio en la entalpía ok entonces cuál es el delta h de formación a temperatura y presión estándar ok eso es en la temperatura y presión estándar entonces vamos a verlo en alguna tabla para ver cuáles también necesitamos tener el calor de formación de h déjenme ponerlo así con un ave ok calor de formación de idea estándar y también vamos a obtener el calor de formación de ce aunque el camión lenta al pia y también el calor de formación desde así que todas estas cosas las podemos ver en una tabla y lo vamos a ver en un segundo ahora lo que la ley deje es nos dice es que el cambio la energía el camión perdonen la entalpía es lo que estamos viendo aquí el cambio en la entalpía es independiente de lo que hacemos así que en vez de ver sólo esta reacción y mirar vamos vamos a hacer esto vamos vamos a regresar nos a los a los dos a la forma elemental de estos reactivos ok por ejemplo si tuviéramos dióxido de carbono nos vamos al carbón y al oxígeno así que realmente nos regresamos a la forma elemental y cuánta energía o cuál es el cambio entalpía de regresar a la forma elemental a la formación el calor de formación para ahí para ver en su forma cuando regresamos a su forma elemental en realidad lleva un signo menos verdad porque vamos en sentido contrario así que este cambio simplemente nos va a tomar - delta h o el calor de formación de a ok podría ser el menos puede ser realmente el calor de construcción es decir de a la hora de romper ahí ve en sus formas elementales ok y podemos ir ahora de su forma elemental de vuelta a los productos porque tenemos los mismos átomos sólo se están reajustando en distintos conjuntos de moléculas así que podemos irnos de la forma elemental hacia los productos y sabemos cuáles son verdad sabemos cuánta energía se necesita para formarse y de así que la ley deje es nos dice es que delta h de esta reacción el cambio en la entropía delta h de esta reacción el cambio la entropía de esta reacción es esencialmente va a ser la suma de lo que toma descanso descomponer a ive en su forma elemental más lo que se requiere para formarse y de ok entonces eso se produce a delta h el calor de formación de se más del tache de formación desde ok son los calores de formación de seis y hay que restarle hay que restarle el calor de descomposición de a y el calor de formación o de descomposición debe ok ok y si es negativo podríamos liberar energía si es positivo significa que hay más energía aquí del lado de los productos que de los reactivos y por lo tanto necesita absorber energía y es en dos térmica todo esto es abstracto y todo esto que hemos dicho es la ley de que es así que vamos a aplicarlo a algunos problemas digamos que tengo esta reacción de aquí donde empiezo con amoniaco y es amoniaco en su forma gaseosa y vamos a hacerlo reaccionar con oxígeno y atómico gaseoso para producir monóxido de nitrógeno cuatro moles de eso y seis moles de agua así que lo que hacemos aquí es mirar los calores de formación de todos estos de todas estas moléculas así que cuál es el calor de formación del amoniaco y esto siempre está dado en kilo jules por mol ok eso es lo que lo que se requiere para formar un molde amoniaco ok esto lo obtuvimos de wikipedia está en inglés pero como está en su forma gaseosa de gm como como el amoniaco está en su forma gaseosa simplemente miramos este de aquí ok así que su calor de formación es menos 45.9 por kilo jules por mol que eso es menos 49 menos 49 perdón 45.9 ok eso es lo que se requiere para formar un molde amoniaco aunque hay kilo jules cuál es el calor de formación del oxígeno bueno como realmente el oxígeno ya está en su forma elemental entonces si vemos algo en su en algo si vemos algo que está en su forma elemental su calor de formación es cero así que si ves todos su calor de formación es cero si ves hidrógeno digamos h2 su calor de formación es cero si ves carbón solito su calor de formación es cero ahora qué pasa con el monóxido de nitrógeno vamos a ver eso dónde está el monóxido de nitrógeno ahí está ok su calor de formación es 90 29 positivo 90 punto 29 90 punto 29 y cuál es la formación el calor de formación del agua vamos a ver agua ok es en su forma líquida es menos 285 punto 83 menos menos 285 punto 83 ahora podrías estar tentado a decir que la ley de gente nos dice que si sumamos los delta h del lado derecho y restamos los deltas el lado izquierdo ya acabamos no estaría mal estaría es casi cierto pero lo tendrías incorrecto porque estos son los calores de formación por mol y aquí por ejemplo tenemos cuatro de amoniaco 5 de oxígeno 4 de monóxido de nitrógeno y 6 de agua así que tenemos que multiplicar esto por el número de moles así que esto lo tenemos que multiplicar por 4 ok tenemos que multiplicar aquí por 4 y aquí por 6 no te no hay que multiplicar el 0 por 5 verdad porque nos va a dar 0 ahora aplicamos la ley de gestha para determinar quién es delta h de la reacción así que la delta h de la reacción el cambio en la entropía de esta reacción va a ser igual a 4 por 90 punto 29 ok 4 por 90 punto 29 más seis veces el calor de formación del agua que es más 6 x menos 285 punto 83 ok solo como nota parte esto es positivo esto para el monóxido de nitrógeno es positivo quiere decir que necesitas meterle calor al sistema para que se pueda formar esta molécula verdad aunque no solo va a ocurrir por si mismo y para el agua por otro lado libera calor así que de alguna forma es más estable pero bueno estos son los calores de formación de los productos y hay que restarle el calor de formación de los reactivos de los reactivos de esta reacción así que hay que quitarle 4 por 45.9 y ahí hay que tomar en cuenta el signo menos ok y eso fue para el amoniaco aquí tenía un menos hay que contar bien los signos así que con que nos quedamos déjenme sacar la calculadora así que déjenme ponerlo aquí necesito leer así que voy a dejarlo fuera de la pantalla es que ya se está llenando verdad así que vamos a dejarlo aquí entonces tenemos 4 x 90 puntos 29 + seis veces 285 punto 83 negativo y eso nos da menos 1300 53.82 hasta ahora suena más o menos correcto no y ahora hay que restarle 4 veces menos 45.9 así que le restamos menos 4 x - 45.9 verdad aquí va el menos y eso nos da me menos mil 170 así que nuestro cambio la entropía de estas reacciones menos mil 170 kilos jules para esta reacción para esta reacción y todo lo que hicimos fue tomar el calor de formación de los productos multiplicarlo por el número de moles y restarle el calor de formación de los reactivos ahí lo tienes vamos a hacer uno más de éstos digamos que tengo algo de propano aunque tenemos propano y vamos a hacerlo hacer una combustión al oxidar lo y nos va a dar dióxido de carbono y agua así que cuál es el calor de formación de propano vamos a mirarlo aquí es es bastante sorprendente que tan extensiva es esta lista verdad del propano aquí lo tenemos es menos 104.7 ok vamos a escribirlo - 104.7 y el calor de formación del oxígeno que está en su estado elemental pues simplemente va a ser cero el calor de formación del dióxido de carbono déjeme ver el vioxx dióxido de carbono como gases menos 393 punto 5 menos 393 punto 5 y el agua ya habíamos sacado eso es menos 285 punto menos 285 punto 83 así que cuánto calor es se forma cuando hacemos combustión de esto así que vamos a ver tenemos que determinar el calor de los productos multiplicarlo por su por el número de moles que en este caso es 3 ok porque obtuvimos 3 de estos por cada mol liberamos esta cantidad de energía y hay que multiplicarlo por 4 el del agua y después sumarlo y luego restar una vez el del propano así que obtenemos tenemos tres veces 390 y 3.5 y de hecho ese es negativo 4 x 285 puntos 83 83 y que también es negativo y eso nos da menos 2300 23.82 y luego hay que restarle una vez menos 104.7 que es lo mismo que sólo sumarle 104 104.7 así que sumamos 104.7 y eso nos da menos 2.200 19.12 así que esencialmente el cambio en lento en la instancia de las reacciones es igual a menos 2.219 ok cuando vamos en esta dirección del propano con el oxígeno al dióxido de carbono y agua así que por cada molde propano vamos a producir esta cantidad de energía y esto de aquí es más o menos lo que produce es 2.200 kilos jules ok así que esencialmente esta reacción todo lo que hemos hecho es agregar déjenme hacerlo por ejemplo esto lo podríamos reescribir de esta forma el propano + 5 oxígenos nos da 3 bio dióxido de carbono más cuatro aguas más dos mil 219 kilos eso es lo que se liberó de esta reacción es exotérmica de este lado de la reacción tiene menos calor que del lado de los reactivos así que no sólo desaparece sólo se libera ok sólo se libera ahora algunas veces vemos algunas preguntas donde dice hey muy bien ya ya viste cómo se comporta esta reacción pero a lo mejor queremos saber qué ocurre si tenemos 33 gramos de propano 33 gramos de propano bueno entonces vamos a pensar cuántos moles de propano hay en 33 gramos ok y haremos una conversión para ver cuánto obtenemos del calor así que cuánto pesa un molde de propano tenemos es un mol un mol de carbón que pesa 12 gramos y un molde de hidrógeno pesa un gramo así que un mal un molde propano va a pesar 3 veces el del carbón porque tenemos de 3 y 8 veces el del hidrógeno así que esto es 36 + 8 así que va a ser 44 esto va a ser 44 gramos por mol de propano déjenme escribir eso 44 gramos por mol ahora si nos dan 33 gramos cuántos moles vamos a tener buenos y tenemos 33 gramos por podríamos escribir así 1 sobre 44 mol sobre gramo se cancelan los gramos cancelamos los gramos y simplemente me quedan 33 entre 44 que eso es punto 75 moles 33 gramos son igual a tres cuartos de mol así que vamos a producir tres cuartos de esta de este calor así que si multiplicamos esto por punto 75 esto por punto 75 que son tres cuartos obtenemos menos mil 664 así que si esto lo multiplicamos por punto 75 nos da menos mil 664 o bien mil 664 del lado derecho ok si nos dan un mol liberamos 2200 esencialmente kilo jules ahora si nos dan 33 gramos de propano que es tres cuartos de un mod entonces nos va a liberar más o menos 1.600 kilos jules de cualquier forma espero que haya sido útil