3 QUIMICA Schaum

100 CAPÍTULO 7 TERMOQUÍMICA
de los estados inicial y final, y no de la trayectoria que se siguió entre ellos. Esta independencia de la trayectoria implica
dos reglas importantes de la termoquímica.
1. ∆E y ∆H para procesos inversos entre sí tienen la misma magnitud (número), pero tienen signos contrarios.
EJEMPLO 1 Para la fusión del hielo: el valor de ∆H de fusión del hielo es 1440 cal/mol, porque se determina experimentalmente
que se absorben 1440 cal para fundir 1 mol a temperatura constante de 273 K y a presión constante de 1 atm. Para congelar el
agua: el valor de ∆H de congelación es −1 440 cal/mol, porque el agua debe perder esta cantidad de calor y cederlo a sus alrededores
para congelarse. (Nota: Energía absorbida = energía liberada.)
2. Si puede llevarse a cabo un proceso en etapas sucesivas, el valor de ∆H para el proceso total es igual a la suma de
los cambios de entalpía para las etapas individuales. Esta regla se conoce como ley de Hess o, más formalmente,
ley de Hess de suma constante de calor.
EJEMPLO 2 No se puede medir con exactitud el calor desprendido cuando el C se quema y forma CO, porque no se puede
detener la reacción (combustión) en la formacción de CO sin que se produzca CO 2 . Sin embargo, sí se puede medir el calor desprendido
cuando el C se quema y produce CO 2 (se usa un exceso de O 2 ), que es 393.5 kJ/mol de CO 2 . También es posible medir el
calor desprendido cuando se quema el CO y forma CO 2 (283.0 kJ por mol de CO 2 ). Con esta información se puede calcular el
cambio de entalpía de la combustión de C para formar CO, tomando en cuenta que cuando se suman ecuaciones termoquímicas, las
entalpías también son aditivas. El mismo tratamiento se aplica si se restan las ecuaciones. Son absolutamente necesarias las ecuaciones
balanceadas.
2C(grafito) + 2O 2 (g) → 2CO 2 (g)
H = (2 mol)(−393.5 kJ/mol) =−787.0 kJ
invertida
2CO(g) + O 2 (g) → 2CO 2 (g)
H = (2mol)(−283.0kJ/ mol) =−566.0kJ
2CO 2 (g) → 2CO(g) + O 2 (g) H = = + 566.0 kJ
Se invierte la segunda ecuación para que el CO esté en el lado derecho (se tachó la ecuación original), pero con eso también se
anulan los 2CO 2 y una de las moléculas de oxígeno (táchelas). También, al invertir la ecuación química se invierte el signo asociado
con el valor de ∆H de la segunda ecuación y queda +566.0 kJ.
2C(grafito) + O 2 (g) → 2CO(g)
H =−787.0 + 566.0 =−221.0 kJ
Ya que se produjeron 2 moles de CO, el calor de formación del CO se calcula de la siguiente manera:
H o f = ( − 221.0 kJ)/(2 mol CO) =−110.5kJ/mol de CO
EJEMPLO 3 El calor de sublimación de una sustancia (gas → sólido y viceversa) es la suma de los calores de fusión y de evaporación
de esa sustancia a la misma temperatura.
EJEMPLO 4 La ley de Hess permite la aplicación basada en lo siguiente:
El cambio de entalpía en cualquier reacción es igual a la suma de las entalpías (calor) de formación de todos los productos,
menos la suma de las entalpías de formación de todos los reactivos, siempre que cada valor de Hf
o esté multiplicado por
el número de moles de sustancia que aparece en la ecuación balanceada.
Analice una reacción para hacer los cálculos con base en el calor (entalpía) de formación.
PCl 5 (g) + H 2 O(g) → POCl 3 (g) + 2HCl(g)
Se pueden escribir las ecuaciones de las reacciones que reflejen la formación de los compuestos que intervienen, a partir de sus
elementos. Además, eso se debe hacer apegándose a las unidades de la tabla 7-1, que se basan en 1 mol.
(1) P(blanco) + 3 2 Cl 2(g) + 1 2 O 2(g) → POCl 3 (g) H o =−558.5 kJ
(2) H 2 (g) + Cl 2 (g) → 2HCl H o =−184.6 kJ
( 3)
PCl5(g) → P(blanco) + 5 2 Cl 2(g) H o =+374.9 kJ
( 4)
H2O(g) → H 2 (g) + 2 3 O 2(g) H o =+241.8 kJ
Suma de reacciones PCl 5 (g) + H 2 O(g) → POCl 3 (g) + 2HCl(g) H =−126.4 kJ