Fundamentos de Entalpía Estándar: Conceptos y Cálculos Termodinámicos

Entalpía Estándar de Formación

La entalpía estándar de formación (ΔHº_f) es la cantidad de energía absorbida o liberada que resulta de la formación de 1 mol de un compuesto a partir de sus elementos en condiciones estándar.

Se denomina estado normal o estándar de un elemento a la forma física más estable a 1 atm de presión y 25 °C de temperatura. A este estado se le asigna un valor de entalpía de 0.

• Ecuación 1: 2 C_(s) + 2 H_2(g) → C₂H_4(g) | ΔHº_f = 52,3 kJ/mol
• Ecuación 2: C_(s) + O_2(g) → CO_2(g) | ΔHº_f = -393,5 kJ/mol

El valor de ΔHº_f proporciona una medida cuantitativa de la estabilidad de un compuesto respecto a sus elementos:

• Si ΔHº_f es positivo (ecuación 1), el compuesto es más inestable que sus elementos y su formación requiere la absorción de calor.
• Si ΔHº_f es negativo (ecuación 2), el compuesto es más estable que sus elementos y la reacción libera calor.

Entalpía Estándar de Reacción

Es la variación de entalpía de una reacción que se efectúa en estado estándar. Para una reacción general como: aA + bB → cC + dD, la fórmula es:

ΔHº_r = Σn ΔHº_{f (productos)} - Σm ΔHº_{f (reactantes)}

Donde n y m son los coeficientes estequiométricos de la reacción. Desarrollando la expresión:

ΔHº_r = [c ΔHº_f (C) + d ΔHº_f (D)] - [a ΔHº_f (A) + b ΔHº_f (B)]

Entalpía Estándar de Combustión

Es la variación de entalpía que se produce cuando se quema 1 mol de sustancia en condiciones estándar. Todas las entalpías de combustión son negativas.

Ejercicio práctico

Calcular la entalpía estándar de combustión del propeno (C₃H₆) según la siguiente ecuación:

2 C₃H_6(g) + 9 O_2(g) → 6 CO_2(g) + 6 H₂O_(l)

Aplicando la fórmula: ΔHº_c = Σn ΔHº_{f (productos)} - Σm ΔHº_{f (reactantes)}

Se reemplazan los valores de acuerdo con la tabla dada:

ΔHº_c = [(6 x -393,5 kJ/mol) + (6 x -285,8 kJ/mol)] - [(2 x 20,4 kJ/mol) + (9 x 0 kJ/mol)]

ΔHº_c = -4116,6 kJ/mol

Dado que el resultado es negativo, la reacción es exotérmica.