La ley de Hess. Ejemplo

el siguiente problema fue tomado del libro cuyos autores son cots trainer y townsend y que en español se llamaría algo así como química y reactividad química y este problema dice supongamos que quieres conocer el cambio en la en tal pie entonces este va a ser un problema de cambio en tal vía para la formación del metano cuya fórmula química que está es ch4 y esta reacción se da a partir de carbono sólido que está en su forma de grafito e hidrógeno gaseoso ok entonces aquí nos dan nuestra reacción y nos piden calcular el cambio en la entropía además nos dicen el cambio en la en tal vía para esta reacción no puede ser medida en el laboratorio debido a que la reacción es muy lenta ok entonces a lo mejor éste lo que ocurre es que la reacción es tan lenta que uno no puede medir con un pues no se no puede medir con ningún instrumento de forma digamos consistente o clara cuánto calor o cuánta energía se despide o se absorbe en esta reacción pues nos dice sin embargo podemos medir el cambio en la en tal vía para la combustión del carbono hidrógeno y metano ok entonces inmediatamente cuando cuando nos dicen que por qué podemos calcularla entalpía de otras reacciones y de hecho aquí nos dan verdad estamos haciendo combustión del carbono en su forma de grafito del hidrógeno en forma gaseosa y del metano estas tres reacciones donde en realidad son reacciones de combustión tienen cierto camión entalpía y cuando nos dan este tipo de información inmediatamente tu cerebro debe decir este un problema en donde hay que utilizar la ley de hesse muy bien y que es esencialmente lo que nos dice la ley de gs nos dice cómo obtener el cambio en la antártida a partir del cambio de la entropía de otras reacciones muy bien nos dice esencialmente que el cambio si esta reacción la podemos escribir digamos como una suma de estas reacciones entonces el cambio en la entalpía de esta reacción será igual a la suma de estos cambios en la entropía muy bien entonces la pregunta esencial aquí es como obtenemos esta reacción a partir de estas otras muy bien y eso va a ser principalmente todo el problema que hay que resolver así que vamos a empezar primero con este producto tenemos el metano vamos a empezar con el metano y veamos en donde en estas reacciones se encuentra pues esencialmente se encuentra aquí el metano verdad entonces el problema es que nuestra reacción original el metano es un producto mientras que aquí el metano es uno así que vamos a tratar de escribir esta reacción donde tal suerte que el metano ahora sea solo un producto y eso esencialmente es cambiar el sentido de esta flecha verdad entonces vamos a vamos vamos a reescribir lo si yo quiero que el metano sea un producto lo que tengo que hacer es escribir la reacción inversa tengo el dióxido de carbono en su forma gaseosa y vamos a ponerlo con varios colores dos moles o dos moléculas de agua en su forma líquida esto ahora nos va a dar nos va a dar dos moléculas de oxígeno gaseoso este es el oxígeno gaseoso y además una molécula de metano ok entonces esencialmente reescribe esta reacción pero en sentido contrario y por supuesto si yo es esta reacción no se va a dar de forma espontánea para que se pudiera llevar a cabo esto requeriría mucha energía y por lo tanto lo que podemos ver es que nuestro camión la entalpía nuestro cambio en lenta al pie de esta reacción va a ser pues si si si esta reacción desprendía energía recordemos que si el camión entalpía es negativa quiere decir que hubo menos energía final que la inicial y entonces en realidad esta es una reacción exotérmica verdad así que este cambio la entalpía como ahora vamos en sentido contrario pues necesitamos energía así que esto va a ser 890 punto 3 kilo jules por mol para que para esta reacción muy bien para esta reacción entonces vamos a ver al menos para suerte nuestra el metano ya está del lado de los productos pero fíjense muy bien en la reacción original siempre hay que tener en mente a dónde queremos llegar entonces necesitamos carbono y dos moléculas de hidrógeno gaseoso verdad para obtener metano pero antes de obtener meta no necesito dióxido de carbono y agua como podríamos obtener el dióxido de carbono y el agua bueno pues si nos fijamos en las otras dos reacciones nos dice justamente la primera nos dice carbono si lo juntamos bueno si lo ponemos a reaccionar con oxígeno nos da dióxido de carbono que es uno de mis primeros reactivos después si yo tengo el hidrógeno y el oxígeno van a reaccionar y formar agua y justo es el otro reactivo que yo necesito para que se lleve a cabo esta reacción y más aún los reactivos de estas dos ecuaciones son carbono en su estado en su estado sólido que es el grafito y el hidrógeno en su estado gaseoso entonces realmente tenemos aquí ya toda la información que necesitamos solo voy a empezar a escribirlo tenemos el carbono en su estado sólido más ya teníamos un color para el oxígeno más una molécula de oxígeno gaseoso nos debe dar co2 es decir dióxido de carbono hoy estaba en verde un mono o una molécula de dióxido de carbono y el cambio en lenta al pie de esta reacción el cambio en la entropía de esta reacción es de menos 390 y 3.5 kilos jules por mol para esta reacción ok entonces esto por supuesto nos dice que es una reacción exotérmica y si tiene sentido pues estamos esencialmente haciendo combustión de algo pues va a liberar energía verdad y por otro lado necesitamos esta reacción h2 creo que no tengo color para el hidrógeno vamos a ponerlo con azul tengo hidrógeno gaseoso medio mol por supuesto son moles verdad no podemos hablar de media molécula medio mol de oxígeno gaseoso nos da como resultado agua que es h2o un molde de agua muy bien entonces si nos fijamos en nuestra ecuación original yo quiero carbono más dos moléculas de hidrógeno gaseoso que aquí los tenemos verdad pero para que tengamos dos moléculas de hidrógeno gaseoso necesitamos multiplicar por 2 esta reacción es decir aquí vamos a multiplicar por 12 para que tengamos dos moléculas y si yo multiplico por dos esto pues simplemente se cancela el un medio verdad y tendremos dos moles de agua muy bien entonces ya estamos llegando justamente a donde queremos para determinar esta reacción o más bien el cambio en lenta al día de esta reacción para eso primero vamos a notar cuál es el cambio en lenta lpi a para la reacción esta de aquí y esto simplemente era déjenme ver pues bueno si tenemos que para la reacción original es menos 280 y 5.8 kilo jules por mol para esta reacción entonces como en realidad estamos realizando esta reacción dos veces vamos a multiplicar por dos vamos a sacar la calculadora ahí lo tienen entonces tenemos que multiplicar por 2 menos 2 280 y 5.8 entonces tenemos menos 280 y 5.8 por 2 y eso nos da menos 570 y 1.6 así que esta reacción requiere menos 570 y 1.6 kilo jules por mol para esta reacción muy bien entonces está nuevamente pues vuelve a hacer una combustión y es muy fácil de intuir que se va a liberar energía verdad es exotérmica ahora bien vamos a ver esta última reacción la boya la voy a en realidad necesitamos estos dos para después producir bióxido de carbono y agua y tener finalmente el metano verdad entonces vamos a ponerlo en orden déjenme copiar y pegar esto de hecho vamos a cortarlo vamos a rellenar el esto con negro ok entonces y ahora lo pegamos vamos a ponerlo al final porque este es el orden que llevan la reacción es verdad primero necesitamos el carbono con el oxígeno para dar dióxido de carbono paralelamente necesitamos el hidrógeno y el oxígeno para formar el agua y ya que están estos dos formados podemos crear el oxígeno más metano muy bien entonces vamos a ver qué tanto se cancela en estas reacciones que tanto se obtiene y demás ok entonces primero nosotros tenemos un dióxido de carbono tenemos un dióxido de carbono en los productos que después se va a utilizar en los reactivos muy bien después tenemos dos aguas que se van a utilizar en los reactivos de esta ecuación entonces hasta ahí vamos muy bien y finalmente finalmente lo que podemos ver es que aquí tenemos 2 oxígenos dos moléculas de oxígeno gaseoso muy bien y en los productos tenemos también dos moléculas de oxígeno entonces piensa como que necesitas de dos moléculas de oxígeno y después se liberaron realmente solo fueron como como que estuvieron presentes para que se llevara la reacción pero al final se volvieron a liberar entonces es realmente como si no hubiéramos necesitado los oxígenos y qué es lo que nos queda esencialmente es carbono sólido más dos moléculas de hidrógeno gaseoso que al final nos dio metano muy bien al final nos dio metano y ahí tienen que si pudimos expresar nuestra reacción original que está más arriba esta reacción original la podemos expresar como la combinación digamos la suma de estas tres reacciones entonces aquí es en donde entra la ley de g es que nos dice qué el cambio la entalpía de esta reacción será la suma de los cambios de la central pías de cada una de estas muy bien entonces en resumen lo que hicimos fue expresar esta como suma de otras reacciones si en esta ecuación 3 tuvimos que invertir el orden para poder obtener el metano como producto esta tuvimos que multiplicarla por 2 para obtener dos moléculas de hidrógeno que era lo que se necesitaba en esta original y después las pudimos expresar como una combinación o más bien esta reacción pudimos expresarla como combinación de estas anteriores así que vamos a utilizar la ley de hesse para determinar el cambio en la entalpía de esta reacción muy bien entonces sacamos nuevamente la calculadora vamos a quitar esto y tenemos menos 390 y 3.5 - 570 y 1.6 y sumamos 800 90.3 y eso nos da un resultado de menos 74.8 menos 74.8 kilos por mol para que se dé esta reacción muy bien entonces como puedes darte cuenta de esta reacción al final fue exotérmica y pues tiene mucho sentido porque hicimos muchas combustión es para poder llegar a esta reacción entonces espero que haya sido muy útil este vídeo y que ahora sepas muy bien cómo manejar la ley de hesse