Enthalpy: Crash Course Chemistry #18

Summary

El script de este episodio de 'Crash Course Chemistry' explora la energía como la base del universo, enfocándose en el concepto de entalpía. Explicamos que la entalpía es una función de estado que nos permite medir cambios en la energía relacionada con la transferencia de calor en reacciones químicas a presión constante. Se discute la importancia de las reacciones exotérmicas y endotérmicas, la ley de Hess y su aplicación para predecir cambios entalpicos en reacciones químicas. El episodio también introduce la calorimetría, una técnica para medir cambios de temperatura y, por ende, cambios entalpicos. Finalmente, se ilustra con un ejemplo práctico: un calentador de manos que funciona gracias a una reacción química exotérmica.

Takeaways

• 🚀 La energía es la base del universo y es fundamental para nuestra existencia, realizando todo nuestro trabajo y proporcionando calor.
• 🔍 Aunque la energía es omnipresente, a menudo la tomamos por sentada y Crash Course busca entenderla mejor para ser una mejor 'amiga'.
• 🔥 La enthalpy es una herramienta clave para entender la energía en las reacciones químicas, representando la energía interna más la energía de presión y volumen.
• 🔄 La energía es un estado funcional, lo que significa que solo importa el estado inicial y final, no el camino que se toma para llegar allí.
• 🔍 La enthalpy se centra en el cambio en energía, no en la energía total del sistema, lo que simplifica las matemáticas y la comprensión de las reacciones químicas.
• 🌡️ La calorimetría es el método utilizado para medir los cambios de temperatura durante las reacciones químicas, lo que se relaciona directamente con el cambio de enthalpy.
• 🔗 La Ley de Hess afirma que el cambio de enthalpy total para una reacción no depende del camino que tome, sino solo de sus estados inicial y final.
• 📚 El enthalpy de formación estándar es la cantidad de calor perdido o ganado al formar una mol de un compuesto a partir de sus elementos constituyentes en su estado estándar.
• 🔢 La fórmula de Hess' Law nos permite calcular el cambio de enthalpy para cualquier reacción química, utilizando los valores de enthalpy de formación estándar de los productos y reagentes.
• 🛠️ Los valores de enthalpy de formación estándar para cientos de compuestos están disponibles para su consulta y uso en cálculos de reacciones químicas.
• 👋 Un ejemplo práctico de aplicación del cambio de enthalpy es el uso de reacciones exotérmicas en calentadores de mano, que liberan la cantidad adecuada de calor para calentar sin quemar.

Q & A

¿Qué es la energía y por qué es fundamental para el universo?

La energía es la base del universo; sin ella, no existiríamos. Es la que realiza todo el trabajo, proporciona todo el calor, se puede almacenar para usar más tarde y nunca, jamás, desaparece.

¿Qué es entalpía y cómo se relaciona con la energía interna de un sistema?

La entalpía, representada por una H mayúscula, es técnicamente la energía interna de un sistema más la energía requerida para empujar el entorno y hacer espacio para la presión y volumen del sistema.

¿Cómo se define el cambio en entalpía y qué asunciones se hacen para simplificar su cálculo?

El cambio en entalpía se define como ΔE o 'cambio en energía' igual a q más w. Se hacen dos grandes asunciones: primero, que la presión es constante; segundo, que el único trabajo realizado en el sistema es el trabajo de presión-volumen.

¿Qué es un estado funcional y cómo se relaciona con el cambio en energía?

Un estado funcional es una cantidad que solo depende del estado inicial y final del sistema, no del proceso para llegar ahí. El cambio en energía es un estado funcional porque es independiente del camino que se tome.

¿Cómo se relaciona la entalpía con la transferencia de calor en reacciones químicas?

La entalpía se relaciona con la transferencia de calor en reacciones químicas porque el cambio en entalpía es igual al calor ganado o perdido por el sistema.

¿Qué es la calimetría y cómo se utiliza para medir el cambio en entalpía?

La calimetría es una ciencia que involucra la medición del cambio en temperatura durante una reacción química en un contenedor aislado, lo que se puede vincular directamente con el calor y, por lo tanto, con el cambio en entalpía.

¿Qué es Hess's Law y cómo se relaciona con el cambio en entalpía de una reacción?

Hess's Law establece que el cambio en entalpía total para una reacción no depende del camino que tome, sino solo de sus estados inicial y final. Esto significa que, siempre que se comiencen con los mismos reactivos y se terminen con los mismos productos, el cambio en entalpía es el mismo.

¿Qué es la entalpía estándar de formación y cómo se utiliza para calcular el cambio en entalpía de una reacción?

La entalpía estándar de formación es la cantidad de calor perdido o ganado cuando se forma una mol de un compuesto a partir de sus elementos constituyentes, y todos esos elementos deben estar en su estado estándar. Los valores se miden desde una línea de base de cero, y luego se pueden usar para calcular el cambio en entalpía para cualquier reacción.

¿Cómo se calcula el cambio en entalpía de una reacción utilizando Hess's Law?

El cambio en entalpía de una reacción se calcula igualando la suma de las entalpías estándar de formación de los productos, menos la suma de las entalpías estándar de formación de los reactivos.

¿Cómo se utiliza la entalpía en la vida cotidiana, como en un calentador de manos?

La entalpía se utiliza en la vida cotidiana para diseñar dispositivos como calentadores de manos, que se calientan debido a una reacción química exotérmica. Los inventores calculan el cambio en entalpía de la reacción para elegir una que libere la cantidad adecuada de calor de manera lenta.

¿Quién fue Germain Hess y qué contribución hizo a la termodinámica?

Germain Hess fue un químico, geólogo, profesor, autor y médico suizo que también obtuvo una ley nombrada en su honor: Hess's Law, que también llevó directamente al primer principio de la termodinámica.