17.16: Calor Estándar de Formación
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El diamante Hope, una forma de carbono, es una pieza de joyería muy cara, que actualmente tiene un valor aproximado de 350 millones de dólares. Un lápiz de grafito, compuesto en parte de carbono, se puede comprar por menos de un dólar. Ambos artículos contienen carbono, pero hay una gran diferencia en cómo se organiza ese carbono. El diamante se formó bajo condiciones de reacción muy diferentes a las del grafito, por lo que tiene un calor de formación diferente.
Calor estándar de formación
Una reacción química relativamente sencilla es aquella en la que los elementos se combinan para formar un compuesto. El sodio y el cloro reaccionan para formar cloruro de sodio. El hidrógeno y el oxígeno se combinan para formar agua. Al igual que otras reacciones, éstas van acompañadas ya sea por la absorción o liberación de calor. El calor estándar de formación\(\left( \Delta H^\text{o}_\text{f} \right)\) es el cambio de entalpía asociado con la formación de un mol de un compuesto a partir de sus elementos en sus estados estándar. Las condiciones estándar para la termoquímica son\(25^\text{o} \text{C}\) y\(101.3 \: \text{kPa}\). Por lo tanto, el estado estándar de un elemento es su estado en\(25^\text{o} \text{C}\) y\(101.3 \: \text{kPa}\). Por ejemplo, el hierro es un sólido, el bromo es un líquido y el oxígeno es un gas bajo esas condiciones. El calor estándar de formación de un elemento en su estado estándar por definición es igual a cero. El\(\Delta H^\text{o}_\text{f} = 0\) para los elementos diatómicos\(\ce{H_2} \left( g \right)\),\(\ce{N_2} \left( g \right)\),\(\ce{O_2} \left( g \right)\),\(\ce{F_2} \left( g \right)\),\(\ce{Cl_2} \left( g \right)\),\(\ce{Br_2} \left( g \right)\), y\(\ce{I_2} \left( g \right)\). La forma de grafito del carbono sólido está en su estado estándar con\(\Delta H^\text{o}_\text{f} = 0\), mientras que el diamante no es su estado estándar. Algunos calores de formación estándar se enumeran en la siguiente tabla.
| Tabla\(\PageIndex{1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas | |||
|---|---|---|---|
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; "> Sustancia | \(\Delta H^\text{o}_\text{f}\)\(\left( \text{kJ/mol} \right)\) | Sustancia | \(\Delta H^\text{o}_\text{f}\)\(\left( \text{kJ/mol} \right)\) |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{Al_2O_3} \left( s \right)\) | -1669.8 | \(\ce{H_2O_2} \left( l \right)\) | -187.6 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{BaCl_2} \left( s \right)\) | -860.1 | \(\ce{KCl} \left( s \right)\) | -435.87 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{Br_2} \left( g \right)\) | 30.91 | \(\ce{NH_3} \left( g \right)\) | -46.3 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{C} \left( s, graphite \right)\) | 0 | \(\ce{NO} \left( g \right)\) | 90.4 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{C} \left( s, diamond \right)\) | 1.90 | \(\ce{NO_2} \left( g \right)\) | 33.85 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CH_4} \left( g \right)\) | -74.85 | \(\ce{NaCl} \left( s \right)\) | -411.0 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{C_2H_5OH} \left( l \right)\) | -276.98 | \(\ce{O_3} \left( g \right)\) | 142.2 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CO} \left( g \right)\) | -110.5 | \(\ce{P} \left( s, white \right)\) | 0 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CO_2} \left( g \right)\) | -393.5 | \(\ce{P} \left( s, red \right)\) | -18.4 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CaO} \left( s \right)\) | -635.6 | \(\ce{PbO} \left( s \right)\) | -217.86 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CaCO_3} \left( s \right)\) | -1206.9 | \(\ce{S} \left( rhombic \right)\) | 0 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{HCl} \left( g \right)\) | -92.3 | \(\ce{S} \left( monoclinic \right)\) | 0.30 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CuO} \left( s \right)\) | -155.2 | \(\ce{SO_2} \left( g \right)\) | -296.1 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{CuSO_4} \left( s \right)\) | -769.86 | \(\ce{SO_3} \left( g \right)\) | -395.2 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{Fe_2O_3} \left( s \right)\) | -822.2 | \(\ce{H_2S} \left( s \right)\) | -20.15 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{H_2O} \left( g \right)\) | -241.8 | \(\ce{SiO_2} \left( s \right)\) | -859.3 |
| \ (\ PageIndex {1}\): Calores Estándar de Formación de Sustancias Seleccionadas” style="vertical-align:middle; ">\(\ce{H_2O} \left( l \right)\) | -285.8 | \(\ce{ZnCl_2} \left( s \right)\) | -415.89 |
Resumen
- El calor estándar de formación\(\left( \Delta H^\text{o}_\text{f} \right)\) es el cambio de entalpía asociado con la formación de un mol de un compuesto a partir de sus elementos en sus estados estándar.
- Las condiciones estándar para la termoquímica son\(25^\text{o} \text{C}\) y\(101.3 \: \text{kPa}\).