Efecto de la temperatura

A experimentar…

• ¿Qué ocurre con la reacción si hay una menor temperatura?

• ¿Qué ocurre con la reacción si hay una mayor temperatura?

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Espontaneidad de reacciones y temperatura: criterios

GT S H

kJ/mol

0 T

GT S H

kJ/mol

0 TGT S

H

kJ/mol

0 T

GT S

HT

kJ/mol

0

S

crea ordencrea desorden

+ ―H

―exotérmica

endotérmica +

REACCIÓN:

0G H T S P,T ctes; espontáneo:

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Energía libre de Gibbs y espontaneidad1) Reacciones exotérmicas (H<0) con aumento de desorden (S>0)

H <0-T S <0

ΔG <0 a cualquier temperatura

reacción siempre espontáneareacción siempre espontánea

2) Reacciones endotérmicas (H > 0) con aumento de desorden (S>0)

H >0-T S <0

reacción espontánea a temperaturas altas

reacción espontánea a temperaturas altas

3) Reacciones exotérmicas (H < 0) con aumento de orden (S < 0)

H < 0-T S > 0

Reacciones espontáneas a temperaturas bajasReacciones espontáneas a temperaturas bajas

4) Reacciones endotérmicas (H > 0) con aumento de orden (S < 0)

H > 0-T S > 0

G > 0 siempreReacciones no espontáneasReacciones no espontáneas

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• Ejemplo:

¿Será o no espontánea la siguiente reacción en condiciones estándar?

2H2O2(l) 2H2O (l) + O2(g)

Datos: H0f (kJ/mol) H2O(l) = –285,8; H2O2(l) = –187,8

S0 (J·mol 1 K·1) H2O(l) = 69,9; H2O2(l) = 109,6; O2(g) =205,0.

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H0 = npHf0

(productos)– nrHf0

(reactivos) =

= 2 Hf0(H2O) + Hf

0(O2) – 2 Hf0(H2O2) =

2 mol(–285,8 kJ/mol) – 2 mol(–187,8 kJ/mol) = –196,0 kJ

S0 = np· S0productos – nr· S0

reactivos = 2 S0(H2O) + S0(O2) – 2 S0(H2O2) =

2 mol(69,9 J/mol·K) + 1 mol(205, J/mol·K) – 2mol(109,6 J/mol·K) = 126,0 J / K = 0,126 kJ / K

G0 = H0 – T · S0 = –196,0 kJ – 298 K · 0,126 kJ/ K =

G0 = – 233,5 kJ luego será espontánea

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¿ A que temperatura será NO ESPONTANEA?

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N2 (g) + 3 H2 2 NH3

¿Calcula los valores de ΔG° de la reacción a 25 °C Y a 500 °C?

Interpreta su resultado. ¿Como varia ΔG° al cambiar la temperatura?

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Energía libre de Gibbs y Equilibrio químico

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¿Siempre existen 25 °C exactos?

¿Podemos aseverar que la presión es de 1 atm cuando realizamos una actividad

experimental?

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La variación de energía libre ( G ) en condiciones no estándar, se puede obtener de la siguiente expresión:

G Δ = G° Δ + R T ln Q

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N2 (g) + 3H2 (g) 2NH3(g)

Calcule ΔG° a 298 K de la reacción compuesta de 1 atm de N2 y 3 atm de H2 y 0,5 atm de NH3

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Calcule ΔG° a 298 K de la reacción compuesta de 0,5 atm de N2 y 0,75 atm de H2 y 2 atm de NH3

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Así, cuando el sistema está en equilibrio, sabremos que:

1. G = 0.2. En lugar de Q se escribe la constante de equilibrio.

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a A + b B c C + d D

Keq = [C]c · [D]d [A]a · [B]b

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Constante de equilibrio K

Keq > 1, significa que la relación de productos es superior a la de losreactantes; por ende, la reacción ocurre en el sentido directo.

Keq < 1, significa que la relación de productos es menor a la de losreactantes; por ende, la reacción ocurre en el sentido inverso.

Keq = 1, significa que la relación de productos es igual a la de los reactantes.

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