Entalpia de reacción
y entalpia de formación
Durante toda su
existencia, la humanidad ha utilizado reacciones químicas para producir
energía. Estas han ido desde las más rudimentarias, como la combustión de
madera o carbón, hasta las más sofisticadas, como las que tienen lugar en los
motores de aviones, naves espaciales,
lanchas ultrarrápidas y automóviles de carreras. Como sabemos, las reacciones
químicas van acompañadas de un desprendimiento o de una absorción de energía. (Las personas han ido evolucionando las maneras en
que puedan generar combustible desde que
se inventaran las maneras sofisticadas de quemar energía a la que conlleva que
no solo pueden ser mecánicas sino también en el medio natural que tenemos.)
Las reacciones
químicas provocan una variación de energía que suele manifestarse en forma de
calor. Su estudio es muy importante, por lo que en este bloque se determinara
el calor absorbido o desprendido en las reacciones, así como los posibles
métodos para su determinación. (Cuando absorbemos la energía ocurre una serie
de variaciones y las cuales las podemos encontrar en forma de calor en el
objeto que absorbió esta clase de energía, así que es fácil saber cuándo algo
está absorbiendo energía mediante el calor)
Po ejemplo, si se
quieran considerar los cambios que se producen en una solución de cloruro de
sodio y nitrato de plata, la solución es el sistema, mientras que el vaso de
precipitados y todo lo demás son los
alrededores. (Este ejemplo es una manera fácil de entender las partes que conforman
a una energía sacar calor mediante las reacciones de diferentes sustancias para observar y comprender mejor y de manera
sencilla)
Para explicar los
cambios que se producen en un sistema, es necesario definir con precisión sus
propiedades, antes y después de que se produzca el cambio. Por lo regular, esto
se hace al especificar el estado del sistema, es decir, al reunir un grupo específico
de condiciones de presión, temperatura, numero de moles de cada componente y su
forma física (por ejemplo, gas, liquido, solido o forma cristalina). Al
especificar estas variables, se han fijado todas las propiedades del sistema.
Por lo tanto, el conocimiento de estas características permite definir sin
ambigüedad las propiedades del sistema. (Se necesita especificar el grupo
específico de condiciones que los cambios producen en un sistema, esto ayudara
a tener una mayor facilidad de saber qué es lo que está pasando a llevar a varias teorías que puedan concordar
con los hechos.)
En los siglos XVII y
XVIII, los mundos de la química y la física parecían estar bien delimitados. La química se enfocaba al
estudio de aquellos cambios que
implicaba alteraciones en la estructura molecular, entre tanto la física se
encargaba del estudio de aquellos cambios que no implicaban dichas
alteraciones. (Ahora mediante el estudios se sabe que la química y la física
tienen mucho en común ya que una depende de la otra para saber cómo funcionan
algunas cosas, antes solo se estudiaba una sin que tuviera relación con la
otra.)
De esta manera
mientras que en la primera parte del siglo XIX
Davy se ocupa de alterar la ordenación molecular de los componentes
inorgánicos y Berthelot la del compuesto orgánico, los físicos Joule Mayer y
Helmholtz estudiaban el flujo, al que denominaron termodinámica (de las
palabras griegas que significan movimiento de calor). En 1840, su trabajo comprobó que en los cambios sufridos por el
calor y otras formas de energía, no se destruye ni se crea energía. A este principio se le llamo la ley de la
conservación de la energía o primer principio de la termodinámica.( Los
trabajos de estos investigadores ayudaron a crear la ley de la conservación de
la energía o primer principio de la termodinámica, facilitando investigaciones
en el futuro y para tener algo más complejo sobre el tema que presentaron ellos
aquí.)
A estos trabajos se
sucedieron las aportaciones de los físicos Carnot, Thomson, Kelvin y Clausius, quienes demostraron que el calor,
abandonado a si mismo fluye espontáneamente de un punto con mayor temperatura
hacia otro con menor temperatura, y que a partir del calor
se puede obtener trabajo
solamente cuando existe tal flujo de calor a través de una diferencia de temperaturas. Esta
inferencia se generalizo para aplicarla a cualquier forma de energía que fluye
desde un punto de mayor intensidad hacia otra de menor intensidad. (Después de
las aportaciones de los tres físicos se
pudieron aportar mucha más información de la que ya se tenía, y el resultado de
estas investigaciones se generalizo para aplicarla a cualquier forma de
energía.)
Por su parte, en
1850, Clausius estableció el término entropía para designar la proporción entre
el calor contenido en un sistema aislado
y su temperatura absoluta. Asimismo, demostró que en cualquier cambio
espontaneo de energía, la entropía del sistema se incrementa. Este principio se llamó segundo principio de la
termodinámica. (Clausius también aporto datos o estudios de entropía con el
mismo tema de los anteriores años, que era plantear que en cualquier cambio
espontaneo de energía se aplica la energía, que al igual que los otros ayuda
para las investigaciones futuras.)
Tales avances en el
terreno de la física no podían aislarse
de la química, ya que después de todo, aparte del sol, la mayor fuente
de calor en el mundo del siglo XIX residía
en las reacciones químicas, como la combustión
de la madera, el carbón y el petróleo.
Por esta misma época, también se observó que otras reacciones químicas desarrollan
calor, por ejemplo, la neutralización de ácidos por bases. De hecho, todas las reacciones químicas implican algún tipo de transferencia
térmica ya sea de emisión de calor o bien de absorción de calor (y a veces luz)
desde el entorno. (El sol no es la única fuente de energía que tenemos sino también
los materiales primarios como el petróleo, madera entre otros, que mediante
procesos complicados se convierten en una fuente de energía que nos ayuda a
nuestras tareas diarias.)
En 1840, los mundos
de la química y de la física se unieron
y comenzaron a marchar juntos gracias al trabajo del químico ruso-suizo
German Henri Hess (1802-1850).Hess dio a conocer los resultados de las
cuidadosas medidas que había tomado sobre la cantidad de calor que desarrollada
en las reacciones químicas entre cantidades fijas de algunas sustancias. (Estos datos son importantes para saber cuáles
son las maneras adecuadas de tomar medidas para este tipo de problemas o
reacciones para saber cuáles son las cantidades aceptables para algunas
sustancias y los males que este provoca si no se siguen.)
Logro demostrar que
la cantidad de calor producida en el paso de una sustancia a otra era siempre
la misma sin importar la ruta química por la que había ocurrido el cambio ni en
cuantas etapas. Debido a esta generalización esta personalidad es considerada
en ocasiones el fundador de Termodinámica. Con base en dicha ley parecía
altamente probable que la ley de la conservación de la energía se aplicase
tanto a los cambios químicos como a los físicos. (Con base a las investigación de
este químico que fue la química del calor de las reacciones químicas o también conocida
como la ley de Hess que ayudo a varios físicos y químicos a investigar juntos
en el tema investigado.)
Entre 1850 y 1869
Pierre Berthelot quien había hecho importantes trabajos en síntesis orgánica, orgánica
concentro su atención en la química. Para ello, ideo algunos métodos para
efectuar reacciones químicas dentro de cámaras
cerradas rodeadas por agua a
temperaturas conocidas y a partir del incremento en la temperatura del agua
circundante al finalizar la reacción podía medirse la cantidad de calor
desarrollada por la misma. Utilizado este tipo de calorímetro, obtuvo
determinaciones cuidadosas de la cantidad de calor desarrollada por cientos de
diferentes reacciones químicas. (Pierre hiso aportaciones de reacciones químicas
dentro de cámaras cerradas rodeadas por agua a temperaturas ya conocidas para
experimentar sobre los cambios y temperaturas que estas experimentan durante el
proceso que aplica Pierre Berthelot en trabajo conocido por los demás investigadores.)
A partir de la
anterior explicación sobre el calor en las reacciones químicas podemos decir
que una razón por la cual se lleva a cabo es porque los productos alcanzan un
estado de energía menor, más estable que el de los reactivos. Para que los productos
alcancen este estado más estable se debe
liberar y emitir energía a los
alrededores en forma de calor. (A partir de las anteriores
investigaciones de Pierre Berthelot y otros investigadores se dice que los reactivos no son tan estables como las de
estado de energía menor y para esto se
libera energía a los alrededores con la forma de calor.)
Cuando se neutraliza
una solución de una base agregado un ácido, la liberación de energía se nota
por un aumento inmediato de temperatura en solución. Por ejemplo cuando el
motor de un automóvil quema gasolina,
desde luego se libera calor y al mismo
tiempo parte de la energía efectúa el trabajo de mover el automóvil. (Al
neutralizar una solución proveniente de una base de ácido, al liberar energía es
fácil de notar a causa del aumento de energía
inmediato , y los ejemplos más notables son la liberación de energía que sufre
un auto que al mismo tiempo esto ayudo también con las podadoras y otros
objetos que cumplen la misma función.)
