Calorimetría y entalpía de reacción

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Habilidades para Desarrollar

Realizar y describir cálculos de calorimetría

¿Cómo se mide ΔH?

Si quieres medir ΔH, usualmente usas calorimetría, lo que solo significa medir el calor. La forma habitual de hacerlo es midiendo cuánto aumenta la temperatura de un sistema cuando ocurre el proceso. Por ejemplo, quizás tenemos 2 soluciones (como una solución ácida y una base) y las mezclamos en un termo. Medimos la temperatura de las soluciones antes de mezclarlas y también después de la reacción. Debido a que ejecutamos la reacción en un termo, esperamos que casi todo el calor de la reacción se quede en el termo. Además, no cerramos el termo por completo, así que la presión es siempre la presión atmosférica. La entalpía de reacción está relacionada con el cambio de temperatura, pero ¿cómo, exactamente?

Capacidad de Calor

La capacidad calorífica nos dice cuánto calor se necesita para aumentar la temperatura de un objeto o sustancia en cierta cantidad. La caloría unitaria es la energía necesaria para incrementar la temperatura de 1 g de agua en 1 grado (ya sea Celsius o Kelvin). 1 caloría = 4.18 J. Generalmente, la capacidad calorífica es

\[C=\frac{q}{\Delta T}\]

Dependiendo de lo que sea conveniente, la capacidad calorífica se puede definir de diferentes maneras. En ocasiones se define usando calor transferido a presión constante, y otras veces el calor transferido a volumen constante. El calor específico es la capacidad calorífica por unidad de masa:

\[C=\dfrac{q}{\Delta T\; \times m}\]

La capacidad calorífica molar es la capacidad calorífica por mol de sustancia. Si conoce la capacidad calorífica del sistema, puede calcular ΔH usando los datos de cambio de temperatura de un experimento de calorimetría. En el ejemplo de la reacción ácido-base en el termo, querrías la capacidad calorífica del termo y agregarías la capacidad calorífica de la solución, que podrías calcular usando el calor específico o molar del agua.

Hacer cálculos de calorimetría

Primero, hay que tener un poco de cuidado acerca de si el experimento se realizó a presión constante o volumen constante. Esto determinará si calculas la entalpía o la energía interna de reacción. Segundo, asegúrate de averiguar la capacidad calorífica del sistema correctamente. Es posible que tenga que sumar capacidades de calor de diferentes partes del sistema usando (masa x calor específico) o (moles x capacidad de calor molar) de cada parte. Una vez que lo hayas descubierto, generalmente puedes pensarlo como una “conversión de unidades” y usar el análisis dimensional para combinar todas las cantidades que conoces para encontrar la cantidad que deseas.

Enlaces externos

Khan Academy: Ejemplo de calor específico, calor de fusión y vaporización (15 min)
CrashCourse Química: Calorimetría (12 min)

Colaboradores y Atribuciones

Emily V Eames (City College of San Francisco)