Equilibrio Quimico: Van´t Hoff Ejercicio 1
Summary
TLDREl script de este video explica la ecuación de Van't Hoff, una herramienta fundamental para calcular la constante de equilibrio en reacciones químicas a diferentes temperaturas. Se introduce el concepto de entalpía de reacción, diferenciando entre procesos exotérmicos (negativos) y endotérmicos (positivos). A través de un ejemplo práctico, se muestra cómo determinar si una reacción es exotérmica o endotérmica utilizando la constante de equilibrio, las temperaturas y la entalpía. El video concluye con un ejercicio que aplica estos conceptos para calcular el valor de ΔH, confirmando que la reacción es exotérmica debido a que ΔH es negativo.
Takeaways
- 🔍 La ecuación de Van 't Hoff permite calcular la constante de equilibrio a una temperatura diferente, usando una constante de equilibrio, el cambio en entalpía (ΔH) y una temperatura de referencia.
- 🌡️ La constante de equilibrio depende de la temperatura y puede ser determinada para distintas reacciones a diferentes temperaturas.
- 🔥 La entalpía (ΔH) es el cambio de energía que ocurre durante una reacción química, y puede ser exotérmica (liberando calor, ΔH < 0) o endotérmica (absorbiendo calor, ΔH > 0).
- 🧪 La reacción exotérmica es aquella que genera calor y, por lo tanto, libera energía al entorno, mientras que la endotérmica requiere la adición de energía para que ocurra.
- ⚗️ El concepto de entalpía se refiere al intercambio de energía entre un sistema y su entorno, y se mide en calorías o julios.
- 📚 El script utiliza un ejemplo práctico de la síntesis del metanol para ilustrar cómo se utiliza la ecuación de Van 't Hoff.
- 📉 La constante de equilibrio para la síntesis del metanol es de 4.3 a 250°C y 1.8 a 275°C, lo que indica una dependencia de la temperatura en la reacción.
- 📊 La ecuación de Van 't Hoff se expresa como ln(K2/K1) = -ΔH/R · (1/T1 - 1/T2), donde K1 y K2 son las constantes de equilibrio a diferentes temperaturas, R es la constante ideal del gas y T1 y T2 son las temperaturas en escala absoluta.
- 🔢 Se utiliza la relación Δn, que es la diferencia entre los coeficientes de los productos y los reactivos, para determinar el cambio en entalpía durante la reacción.
- 📐 El cálculo de la constante de equilibrio a una nueva temperatura requiere la conversión de las temperaturas a escala absoluta (Kelvin) y la consideración de las unidades correctas para las constantes de equilibrio y la entalpía.
- 🔍 La determinación de si una reacción es exotérmica o endotérmica se puede deducir del signo de ΔH, siendo negativo para reacciones exotérmicas y positivo para reacciones endotérmicas.
Q & A
¿Qué es la ecuación de Bahnhof?
-La ecuación de Bahnhof es una herramienta que permite calcular la constante de equilibrio a una temperatura diferente, utilizando como referencia una constante de equilibrio, el cambio en entalpía (\(\Delta H\)) y una temperatura de referencia.
¿Cómo se relaciona la constante de equilibrio con la temperatura?
-La constante de equilibrio depende de la temperatura. Los químicos han calculado constantes de equilibrio para distintas reacciones a diferentes temperaturas, y la ecuación de Bahnhof permite determinar esta constante para una temperatura distinta.
¿Qué es la entalpía y cómo se relaciona con el tipo de reacción química?
-La entalpía (\(\Delta H\)) es el intercambio de energía que un sistema tiene con su entorno. Si la entalpía es negativa, la reacción es exotérmica (produce calor), y si es positiva, la reacción es endotérmica (requiere calor).
¿Cómo se define un proceso exotérmico?
-Un proceso exotérmico es aquel en el cual la reacción química produce calor, es decir, el sistema pierde energía al entorno, haciendo que la entalpía (\(\Delta H\)) sea negativa.
¿Qué ocurre en un proceso endotérmico?
-En un proceso endotérmico, la reacción química requiere la adición de calor para que ocurra. El sistema gana energía del entorno, lo que hace que la entalpía (\(\Delta H\)) sea positiva.
¿Cómo se determina si una reacción es exotérmica o endotérmica a través de la ecuación de Bahnhof?
-Al aplicar la ecuación de Bahnhof y calcular el valor de \(\Delta H\), si el resultado es negativo, la reacción es exotérmica; si es positivo, es endotérmica.
¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio para la síntesis del metanol a 250 grados centígrados?
-La constante de equilibrio para la síntesis del metanol a 250 grados centígrados es 4.3.
¿Cuál es el valor de la constante de equilibrio para la síntesis del metanol a 275 grados centígrados?
-La constante de equilibrio para la síntesis del metanol a 275 grados centígrados es 1.8.
¿Cómo se calcula el cambio en la constante de equilibrio utilizando la ecuación de Bahnhof?
-Se utiliza la relación \( \ln(K_2/K_1) = -\Delta H / R \cdot (1/T_1 - 1/T_2) \), donde \( K_1 \) y \( K_2 \) son las constantes de equilibrio a temperaturas \( T_1 \) y \( T_2 \), respectivamente, \( R \) es la constante universal de los gases y \( \Delta H \) es el cambio en entalpía.
¿Cómo se determina la entalpía de una reacción a través de la ecuación de Bahnhof?
-Despejando \( \Delta H \) en la ecuación de Bahnhof, se puede calcular la entalpía de la reacción, lo que permite determinar si la reacción es exotérmica o endotérmica.
¿Cuál es el resultado de la entalpía de reacción para el ejemplo dado en el guión?
-Para el ejemplo de la síntesis del metanol, el cálculo de la entalpía de reacción da como resultado un valor negativo de -91,949.1 kJ/mol, lo que indica que la reacción es exotérmica.
Outlines
🔍 Introducción a la ecuación de Bahnhof y concepto de constante de equilibrio
El primer párrafo introduce la ecuación de Bahnhof, la cual es fundamental para calcular la constante de equilibrio a diferentes temperaturas, usando una constante de equilibrio conocida, el delta H (cambio en entalpía) y una temperatura de referencia. Se explica que el delta H es la entalpía de reacción y puede ser exotérmico (negativo) o endotérmico (positivo). Se describen procesos exotérmicos y endotérmicos con ejemplos de reacciones en un recipiente, donde en el primero se genera calor y en el segundo se necesita calor adicional para que ocurra la reacción. Además, se presenta un ejercicio que involucra la síntesis del metanol y sus constantes de equilibrio a diferentes temperaturas para determinar si la reacción es exotérmica o endotérmica.
📚 Cálculo de la constante de equilibrio y determinación de la naturaleza de la reacción
El segundo párrafo sigue con el ejercicio mencionado anteriormente, detallando el proceso para calcular la constante de equilibrio (cape) a partir de las constantes de equilibrio dadas y las temperaturas correspondientes. Se utiliza la relación de Van't Hoff, que involucra el cambio en la constante de equilibrio con la temperatura y el delta H. Se calculan los valores de cape para ambas temperaturas y se sustituyen en la ecuación para determinar la entropía y así discernir si la reacción es exotérmica o endotérmica. El resultado del cálculo de delta H muestra que la reacción es exotérmica, ya que delta H es negativo, indicando que el sistema pierde energía al realizar la reacción.
Mindmap
Keywords
💡Ecuación de Bahnhof
💡Constante de equilibrio
💡Entalpía de reacción (ΔH)
💡Exotérmico
💡Endotérmico
💡Sistema y entorno
💡Ejercicio de química
💡Temperatura en escala absoluta
💡R (constante universal de los gases)
💡Entropía
Highlights
La ecuación de Bahnhof permite calcular la constante de equilibrio a una temperatura diferente utilizando una constante de equilibrio, delta H y una temperatura de referencia.
La constante de equilibrio depende de la temperatura y los químicos han calculado constantes para distintas reacciones a distintas temperaturas.
El delta H, o entalpía de reacción, es negativo para reacciones exotérmicas y positivo para reacciones endotérmicas.
Una reacción exotérmica genera calor, lo que significa que el sistema pierde energía y la entalpía es negativa.
Una reacción endotérmica requiere la adición de calor para que ocurra, lo que implica que el sistema gana energía y la entalpía es positiva.
La entalpía se define como el intercambio de energía entre un sistema y su entorno.
El ejercicio práctico muestra cómo determinar si una reacción es exotérmica o endotérmica utilizando la ecuación de Bahnhof.
La constante de equilibrio para la síntesis del metanol es 4.3 a 250°C y 1.8 a 275°C.
La reacción de síntesis del metanol es exotérmica, lo que se deduce de las constantes de equilibrio proporcionadas.
Se utiliza la relación Cape = Ca^(-Δn) para calcular la constante de equilibrio a diferentes temperaturas.
El cálculo de Δn involucra la diferencia entre los coeficientes de los productos y los reactivos en la ecuación química.
La constante R se utiliza en los cálculos y se expresa en atmósferas litro sobre kelvin mol.
Las temperaturas deben estar en escala absoluta, es decir, en kelvin, para aplicar la ecuación de Bahnhof.
El cálculo de la constante de equilibrio Cape para diferentes temperaturas permite determinar la entropía de la reacción.
La ecuación de Bahnhof relaciona el logaritmo neperiano de las constantes de equilibrio con la entropía y las temperaturas.
El valor de ΔH se despeja de la ecuación para determinar la entalpía de la reacción.
La constante universal R es 8.314 J/(K·mol) y se utiliza para convertir la entalpía a calorías.
El resultado del cálculo de ΔH muestra que la reacción es exotérmica, ya que el valor es negativo.
Transcripts
hola muchachos hoy vamos a avanzar lo
que es la ecuación de bahnhof primero
debemos recordar que la constante de
equilibrio depende de lo que es la
temperatura ahora los químicos han
calculado la constante de equilibrio
para distintas reacciones a distintas
temperaturas sin embargo este tema es
muy amplio es ahí donde entra esta
ecuación ya que nos permite calcular la
constante equilibrio a una distinta
temperatura solamente teniendo como
referencia una constante equilibrio un
delta h y una temperatura 1 ahora en
aquí el concepto nuevo que podemos
encontrar es este delta que en muchos
libros y ejercicios lo llaman entalpía
calor de reacción entalpía de reacción
bueno este del tache si es negativo es
sexo térmico y si es positivo es
endotérmicos ahora vamos a explicar un
poquito más acerca de esto primero
exotérmico supongamos que tenemos un
recipiente en los cuales se introducen
las sustancias a ive y éstas van a
reaccionar y al reaccionar producen una
reacción exotérmica que significa que va
generar calor y por lo tanto va a
desprender calor y qué es lo que pasa
esto va a expulsar calor
entonces nosotros sabemos que la delta h
o sea la entalpía se define como en
palabras simples el intercambio de
energía que tiene un sistema con su
entorno en este caso nuestro sistema va
a ser este y obviamente el entorno todo
lo que nos rodea y como podemos observar
en aquí que está pasando el sistema está
perdiendo energía por lo tanto nuestra
entalpía va a ser negativa ahora en el
caso opuesto que sea un proceso
endotérmicos otra vez tenemos dos
sustancias las cuales van a reaccionar
en aquí para que reaccione que necesita
necesita que le suministre en calor por
lo tanto
hay que añadirle calor ahora una vez que
le añadimos calor recién esto puede
reaccionar por lo tanto otra vez nuestro
sistema es esto y estos son las fuentes
externas o sea nuestro entorno nos está
brindando calor por lo tanto nuestra en
tal pie es positiva ya que nuestro
sistema está ganando energía en aquí
está perdiendo negativo en aquí gana
positivo y de esta manera se explica lo
que es la entalpía ahora para entender
un poquito mejor acerca de este tema
vamos a ver lo que es un ejercicio
el ejercicio dice lo siguiente la
constante de equilibrio que hace para la
síntesis del metanol es 4.3 a 250 grados
centígrados y 1.8 a 275 grados
centígrados esta reacción es exotérmica
o endo térmica
bueno lo primero que debemos hacer es
siempre tomar bien los datos en aquí nos
dice que para esta reacción estas son
sus constantes de equilibrio y a estas
temperaturas entonces cómo han visto en
aquí siempre tenemos que definir lo que
es casi 1 oca1 temperatura 1 así que por
eso comencemos en aquí no importa si
este nombramos uno o este alumbramos 2 o
es indiferente
así que por orden lo vamos a nombrar a
este 1 a este 2 este va a ser entonces
la temperatura 1 y este va a ser la
temperatura 2
ahora ya nuestra con nuestra ecuación de
bahnhof trabaja con lo que escape por lo
tanto está casi no nos sirve entonces lo
mejor que podríamos usar es la siguiente
relación cape es igual a case por r t
todo esto elevado a la delta n
recordemos que delta n no es más que
productos menos reactivos los
coeficientes excel éste kilométricos de
nuestros productos o sea en acá uno
menos los de nuestros reactivos en aquí
es 2 y en a cada uno entonces va a ser
uno menos de 1 + 2 esto haciendo
cálculos no está lo que es menos 2
ahora ya podemos proceder a sustituir en
esta ocasión nuestros valores entonces
acá va a estar dado x
acá sí pero vamos a trabajar con lo que
escape uno entonces qué hace uno es 4.3
recordemos que nuestra capa siempre
tiene que estar expresada en atmósferas
así que nuestra ere por obligación tiene
que ser en este caso
0.0 82 atmósferas litro sobre kelvin mol
por la temperatura la temperatura tiene
que estar en escala absoluta así que
esta temperatura es igual a 523 que el
vino
entonces por 523 que todo esto elevadora
delta n que era menos 2 haciendo los
cálculos correspondientes me da que cape
es igual a
0.00 23 38
ahora hacemos lo mismo para hallar la
constante equilibrio cape 2
cape 2 vamos a usar casi 2 que es 1.8
por r otra vez sí o sí tiene que estar
expresado en atmósferas entonces tercero
punto 0 82
nuestra temperatura en escala absoluta
así que 275 y convertirlos a kelvin nos
da 548 que l
y todo esto tiene que estar elevado al
menos 2 puesto que se trata de la misma
reacción entonces escape 2 nos da un
valor de
0 punto
000 891
ahora que tenemos las dos café lo
siguiente que tenemos que hacer es
simplemente sustituir en la fórmula
puesto que ya tenemos las constantes de
equilibrio café y las temperaturas
respectivas y con eso podríamos hallar
lo que es la entropía y así saber si
nuestra reacciones exotérmicas o endo
térmica recordemos que la ecuación
debajo nos dice que el logaritmo
neperiano de o natural de cape 2 sobre
café 1 es igual a la entropía sobre lo
que es r 1 sobre t 1 - 1 sobre de 2
ok en aquí nosotros recordaremos que
tenemos este dato este dato este dato y
este dato y obviamente r siempre va a
ser dato así que lo único que tenemos
que despejar es delta h para así saber
nuestro valor de reacción o nuestra
entropía
entonces procedemos a despejar del touch
y de esta h va a ser igual
vas a multiplicar va a ser el logaritmo
neperiano de cape 2 sobre café 1 todo
esto por r dividido entre uno de uno
menos uno de dos
ahora simplemente sustituyó los valores
logaritmo neperiano de mika para 200.000
891 y mika p 1era 0.00 23 38
todo esto por r ahora si esto es un
sinónimo de energía por lo tanto tiene
que estar expresado en calorías en jules
así que en este caso lo vamos a expresar
en el uso así que vamos a usar la
constante 8.314 que es igual a jude
kelvin mol
nuestra constante para energía entonces
nuestra temperatura 1era 523 kelvin
nuestra temperatura 2
548
y ya está ahora simplemente realizamos
los cálculos y nos va a dar un valor que
delta h es igual a menos 91 mil 949
punto 1-1 sobre mol
puesto que acá este que el mini se va
con éste kelvin y simplemente nos queda
lo que es un muy ahora esta reacción es
siendo térmica o exotérmica recordemos
que
como en aquí es negativo significa que
nuestro sistema está perdiendo energía y
eso solamente sucedía cuando la reacción
era exo térmica
y con esto queda concluido lo que es
este ejercicio
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