quimica iv 6 a2.pptx

8/19/2019 QUIMICA IV 6 A2.pptx

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QUIMICA IV6° A2


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3. LA ENERGÍA Y LOS SERES VIVOS3.1 Vida y termodinámica3.1.1 Reacciones exotérmicas y endotérmicas. Entalpía.3.1.2 Energía de activación.3.1.3 Entropía.3.1.4 Energía libre y espontaneidad.3.1.5 Reacciones exergónicas3.2 Energéticos de la vida3.2.1 Carbohidratos. Energía de disponibilidad inmediata.Estructura y actividad óptica.Mono, di y polisacáridos.3.2.2 Lípidos. Almacén de energíaEstructura.Grasas y a ceites.

Saponicación de grasas.3.3 Enzimas, súper catalizadores especícos y ecientes3.3.1 Velocidad de reacción y factores que inuyen en ella.3.3.2 Estructura de aminoácidos y proteínas.3.3.3 Enzimas. Catalizadores biológicos.


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REGLAS


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LABORATORIO1. 3 prácticas de laboratorio2. Investigar práctica3. Aplicar los conocimientos adquiridos

4. Adquirir conocimientos signicativos5. Día lunes, revisión de práctica

. Calidad de la práctica1. Análisis antes de entrega2. Explicación breve del conocimiento aplicado y

procedimiento.


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3. LA ENERGÍA Y LOS SERES VIVOS

3.1 Vida y termodinámica

3.1.1 Reacciones exotérmicas y endotérmicas.Entalpía.3.1.2 Energía de activación.3.1.3 Entropía.3.1.4 Energía libre y espontaneidad.

3.1.5 Reacciones exergónicas


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SISTEMAS, ESTADOS Y FUNCIONESDE ESTADO

La energía de un sistema puede ser cinético ,potencial o ambas a la vez.

El contenido total de cualquier sistema es lasuma de las anteriores.


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Por el motivo anterior la termodinámica preere tratarcon tales d iferencias de energía que son medibles

Por ejemplo las unidades cgs de energía mecánica,eléctrica o térmica son el ergio, el julio y la caloría.

La relación entre la unidad mecánica de trabajo y latérmica se conoce como equivalente mecánico decalor .

Las primeras determinaciones de este equivalente porJoule fueron la piedra angular que permitió establecer laprimera ley de la termodinámica .


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SISTEMASSe dene como cualquier porción del universoaislado en un recipiente inerte, que puede serreal o imaginario, con el n de estudiar lasdiversas variables sobre el .

El universo excluido se denomina contorno.


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http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad111.html


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FUNCIONES DE ESTADOvariable de estado es una magnitudfísica macroscópica que caracteriza el estado deun sistema en equilibrio

Las variables de estado son P, V, T, n, siendo P yT independientes.


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1.1.1 PRIMERA LEY DE LATERMODINÁMICA

Establece la conservación de la energía, esta ni secrea, ni se destruye.

Esta ley se forma diciendo que para una cantidaddada de una forma de energía que desaparece otroforma de la misma aparecerá en una cantidad iguala la cantidad desaparecida.

Para sistemas cerrados.∆ E= Q – w


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∆ E= q + wq= energía aplicada al sistemaW=- P V= trabajo ∆

∆ E= E1-E2

∆ E depende así únicamente de los estados inicialy nal del sistema y de ninguna manera de la

forma en que se ha realizado tal cambio.

No aplica a w y q, porque la magnitud de estas,depende de l a manera en que se efectúa.


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El trabajo en una celda galvánica puede incluirla energía eléctrica proporcionada, mas, si hay

cambio en volumen, el trabajo es cualquierenergía utilizada para efectuar la expansión ocontracción contra una presión oponente P. pág.117 Maron.

dl


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El volumen es constante. Cuando este no varia:dV=0, dw=0 y la ecuación 20 se convierte en

∆ E= q = Cp m T ∆

Si la presión es constante

∆ E= q + (P V) ∆


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∆ E= U + Ec + Ep + otras∆ ∆ ∆∆ U= Q – W

∆ U= U2 –U1


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∆ U

∆ H= E + (P2V2 – P1V1)∆

∆ H= E + P V∆ ∆

+ H= absorción de calor∆Reacción Endotérmica

-H= liberan de calor∆Reacción Exotérmica


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1.1.4 REACCIONES EXOTÉRMICAS YENDOTÉRMICAS


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1.1.5 ENTALPIA DE ENLACEEs un proceso paraevaluar calor de ra ción.

Es aplicable a las

reacciones gaseosasentre sustancias quetienen solo enlacescovalentes

Los valores de lasmayoría de las entalpiasson a 25°C


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H2C=CH2 (G) + H2 (G) H3C-CH3Los enlaces C-H no se afectan por lo cual sedespreciaSe rompe C=C y un H-HSe produce un enlace C-C y dos C-H

∆ H enlace= (∑ enlaces rotos)- (∑ enlacesformados)


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2C(S) + 3H2(G) + ½ O2(G) H3C-O-CH3(G)

2C(s)=2C(g) H=344kcal ∆2C(g) + 3H2(g) + ½ O2(g) H3C-O-CH3(g)

Se rompe O=O y H-HSe forma C-O y C-H

Ejercicios: H2+O2=H2O, C(s)+H2(g)

+O2=C2H5OH(g), CO(g)+O2=CO2


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1.1.6 TERMOQUÍMICA. LEY DE HESSCuando una reacción química

puede expresarse como sumaalgebraica de ot ras r eacciones, su

entalpía de

suma de las entalpías de lreacciones parciales

a Ley de Hess permite tratarlas ecuaciones termoquímicascomo ecuaciones algebraicas


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1.1.7 ENTROPÍATodos los procesos de la naturaleza tienden a cambiarespontáneamente en una dirección que conduzca al equilibrio.

El calor no se t ransforma en trabajo sin producir cambios permanentesbien sea en los sistemas comprendidos o en sus proximidades.

La entropía de un sistema depende solo de sus estados inicial y nal.

La entropía describe lo irreversible de los sistemas termodinámicos.

Se dice que un sistema altamente distribuido al azar tiene altaentropía

La entropía alcanzará un máximo cuando el sistema se acerque alequilibrio, y entonces se alcanzará la conguración de mayorprobabilidad.


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∆S°sistema = (S° nal) – (S° inicial)

para una reacción química en particular:

∆S°sistema = ΣnS°(productos) – ΣmS°(reactivos)


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El término entropía se incluye en la segunda leyde la Termodinámica, la cual se enuncia acontinuación:

La entropía del espontáneo y se manti en equilibrio.

cabo en la dirección de máxima dispersión de la energía (mayor ∆S).


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Con base en lo anterior se pueden clasicar losprocesos como espontáneos y no espontáneos.

Entonces si∆Suniv > 0 el proceso es espontáneo,si ∆Suniv = 0 el proceso está en equilibrio ysi ∆Suniv < 0 el proceso es no espontáneo.


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Si el incremento de entropía es positivo,los productos presentan un mayor desordenmolecular (mayor entropía) que los reactivos. Encambio, cuando el incremento es negativo, losproductos son más ordenados. Hay una relaciónentre la entropía y la espontaneidad de unareacción química, que viene dada por la energíade Gibbs.


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1.1.8 ENERGÍA LIBRE YESPONTANEIDAD

La energía libre, también llamada de Gibbs, esenergía útil de un sistema, en otras palabras esla energía que puede ser intercambiada en unproceso deseado o planeado, por ejemplo en unproceso industrial.

∆G°sistema = ∆H°sistema - T∆S°sistema


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1.1.9 REACCIONES EXERGÓNICAS YENDERGÓNICAS

Con el ∆G°sistema se puede predecir sobre laespontaneidad de una reacción química:

si ∆G°sistema es < 0 el proceso es espontáneo,si ∆G°sistema es = 0 el proceso está en equilibrioysi ∆G°sistema es > 0 el proceso es no espontáneo.


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Sin embargo, las reacciones pueden clasicarse también en función de su variación deenergía libre , DG, parámetro fundamental para determinar si una reacción químicaes o no espontánea (como puedes ver explicado con mayor profundidad aquí). Y estaclasicación también tiene su p ropio nombre, aunque mucho menos utilizados que los deexotérmica y endotérmica. En función de la energía libre , las reacciones químicas seclasican como “endergónicas” y “exergónicas” . En este caso se t iene en cuenta elbalance entre la entalpía y la entropía, es decir, el cálculo de la energía libre de Gibbs serealiza como:

∆G = ∆H – T∆S

Reacción endergónica : es aquella reacción química en la cual la variación de energíalibre de Gibbs es positiva . Por tanto, se tratará de una reacción desfavorable o noespontánea . Si consideramos condiciones estándar de p resión y temperatura, tenemos:

∆G o > 0– Reacción exergónica : es aquella rea cción química en la cual la variación de energíalibre de Gibbs es negativa . Se trata, así, de una reacción espontánea (aunquerecordemos que la espontaneidad no nos dice nada acerca de la velocidad a la cual seproducirá la rea cción química, es decir, de la cinética química). En condiciones est ándar depresión y temperatura, por tanto, tendremos:

∆G o < 0


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1.2 PROCESOS ELECTROQUIÍMICOS


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BALANCEO DE REACCIONESCe 4+ (ac) + Sn 2+ (ac) Ce 3+ (ac) + Sn 4+ (ac)

Semi reacción de reducción

Semi reacción de oxidación

# de e- que se pierden = # e- que se ganan


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