Fundamentos de Disoluciones y Termodinámica Química

Conceptos Fundamentales de Disoluciones

• Molaridad (M): Moles de soluto por litro de disolución.
• Molalidad (m): Moles de soluto por kilogramo de disolvente.
• Fracción molar (X): Relación entre los moles de un componente y los moles totales de la mezcla.
• Ósmosis: Flujo de disolvente a través de una membrana semipermeable desde la zona de menor concentración a la de mayor concentración.
• Membrana semipermeable: Barrera que permite el paso del disolvente pero bloquea el soluto.
• Constantes (Kb y Kf): Valores específicos de cada disolvente que indican cuánto cambia la temperatura de ebullición o congelación por cada molal de soluto.
• Presión de vapor: Presión ejercida por el vapor en equilibrio con su líquido en un recipiente cerrado.
• Punto de ebullición: Temperatura donde la presión de vapor iguala la presión atmosférica.
• Punto de congelación: Temperatura a la cual un líquido se convierte en sólido.
• Presión osmótica (π): Presión necesaria para detener el proceso de ósmosis.

Termodinámica y Energía

Sistemas y Energía

• Sistema y Entorno: El sistema es la zona física específica o el objeto donde enfocamos nuestra atención y estudio, mientras que el entorno (o alrededor) es todo aquello que se encuentra fuera del sistema.
• Energía: La energía total de un cuerpo es difícil de calcular directamente porque tiene contribuciones cinéticas, potenciales e incluso nucleares; por ello, en termodinámica se acostumbra calcular el cambio de energía entre un estado inicial y uno final.
• Energía Cinética: Es la energía asociada al movimiento de los cuerpos; por ejemplo, en un péndulo, esta es máxima cuando pasa por su punto más bajo.
• Energía Potencial: Es la energía que posee un cuerpo debido a su posición o altura; en un péndulo, llega a su valor máximo en los extremos, cuando el movimiento se frena momentáneamente.
• Ley de la Conservación de la Energía: Establece que la energía ni se crea ni se destruye, solo se transforma de una forma a otra, como sucede cuando la energía cinética se convierte en potencial.
• Primera Ley de la Termodinámica: Es la aplicación del principio de conservación de la energía a procesos térmicos, estableciendo que el cambio de energía interna de un sistema es igual a la suma del calor y el trabajo (ΔE = q + w).

Intercambio de Energía y Entalpía

• Calor: Es la energía que se transfiere de un cuerpo caliente a uno frío debido a una diferencia de temperatura. Se considera positivo si entra al sistema y negativo si sale de él.
• Trabajo: Es una forma de intercambio de energía entre el sistema y su entorno; se define como negativo si el sistema realiza el trabajo sobre el entorno (como un gas expandiéndose) y positivo si el entorno lo realiza sobre el sistema.
• Joules: El Joule (J) es la unidad de medida estándar utilizada para expresar el calor, el trabajo y el cambio de energía interna.
• Entalpía: La entalpía (H) es una función de estado definida como la suma de la energía interna más el producto de la presión por el volumen (H = E + PV). En condiciones de presión constante, el cambio de entalpía (ΔH) es igual al calor de la reacción.
• Reacción Exotérmica y Entalpía: En una reacción exotérmica, el sistema libera calor al entorno, lo que resulta en un cambio de entalpía con signo negativo.
• Reacción Endotérmica y Entalpía: En una reacción endotérmica, el sistema absorbe calor del entorno, por lo que su cambio de entalpía tiene un signo positivo.