Alberto García Muñoz, 1ºB Bachillerato.
Termoquímica, cinética y equilibrio
- Intercambio de energía en las reacciones químicas:
- Calor de reacción.
- Entalpía de reacción.
- Ley de Hess.
- Teorías de las reacciones químicas.
- Factores que influyen en la velocidad de reacción.
- Características del equilibrio.
- La constante de equilibrio.
- Principio de Le Chatelier.
Corriente eléctrica
CORRIENTE ELÉCTRICA
- Concepto de corriente eléctrica:
- Concepto de corriente eléctrica:
- Intensidad de corriente eléctrica.
- Circuito eléctrico.
- Ley de Ohm:
- Características de la resistencia eléctrica.
- Asociación de resistencias.
- Efecto Joule.
- Características de un generador eléctrico.
- Características de un motor eléctrico.
Energía térmica
ENERGÍA TÉRMICA.
- Energía interna:
- Energía interna:
- Temperatura.
- Calor.
- Calor transferido con variación de la temperatura.
- Cambios de estado de agregación.
- Dilatación térmica.
- Equivalente mecánico del calor.
- Primer principio de la termodinámica.
- Segundo principio de la termodinámica.
Equilibrio químico
EQUILIBRIO
QUÍMICO.
Las reacciones
incompletas son aquellas que en las que los productos vuelven a reaccionar
dando lugar a los reactivos. Tipos:
-
Reacción directa: La velocidad
disminuye conforme la concentración de los reactivos es menos.
-
Reacción inversa: La velocidad de
esta reacción aumenta conforme crece la concentración de reactivos.
Estado de
equilibrio de una reacción reversible: estado final del sistema en el que la
velocidad de reacción directa es igual a la velocidad de reacción inversa y las
concentraciones de las sustancias que intervienen permanecen constantes. De
esta forma las concentraciones permanecen constantes.
Gráfica de equilibrio químico
La constante de equilibrio.
Cuando una
reacción alcanza el equilibrio la velocidad de reacción directa es igual a la
velocidad de la reacción inversa.
La relación de
las concentraciones en el equilibrio es una constante que se puede describir a
partir de una ecuación ajustada.
La constante Kc
la da la ley de acción de masas.
(C)c(D)d
Kc=--------------
(A)a(B)b
El valor de Kc
sólo varía con la temperatura y es característico de una reacción a una
temperatura dada.
Principio de Le Chatelier.
El principio de Le Chatelier explica que: una alteración externa de los factores que intervienen en un equilibrio induce una reajuste del sistema para reducir el efecto de dicha alteración y establecer un nuevo estado de equilibrio.
El valor de la
constante de equilibrio no varía:
-
Si aumenta la concentración en
equilibrio de una sustancia el sistema hace que se consuma dicha sustancia.
-
Si disminuye la concentración en
equilibrio de una sustancia, el sistema hace que se produzca dicha sustancia.
El valor de la
constante de equilibrio cambia:
-
Si aumenta la temperatura, el
sistema hace una reacción endotérmica.
-
Si disminuye la temperatura, el
sistema produce una reacción exotérmica.
Se varía el
volumen variando las concentraciones cuando:
-
Al aumentar la presión total de
un sistema en equilibrio, el sistema se desplaza al miembro que tiene menos
número de moles de gas.
-
Al disminuir la presión total de
un sistema en equilibrio, el sistema se desplaza hacia el miembro en el que hay
mayor número de moles de gas.
Reacciones de combustión
REACCIONES
DE COMBUSTIÓN.
Es una
reacción en la que un combustible se combina con oxígeno, el comburente.
Desprende energía en forma de luz y calor. Se inicia mediante una llama. Este
tipo de reacciones tienen gran uso actualmente. A lo largo de la historia se
han usado muchos combustibles, el primero fue la madera y actualmente se usa el
petróleo, el carbón y el gas natural.
Cinética química
CINÉTICA
QUÍMICA.
La cinética
química es la parte de la Química que trata los aspectos relacionados con la
velocidad de las reacciones. Mide la velocidad de reacción, investiga el
mecanismo de reacción y estudia los factores que puedan influir en la velocidad
de ésta.
La velocidad
de reacción es la cantidad de reactivo o producto que desaparece o se forma
respectivamente por unidad de tiempo.
Teoría de las reacciones químicas.
TEORÍA DE LAS
COLISIONES.
Propuesta
sobre 1920 por Lewis y otros químicos basándose en la teoría
cinético-molecular.
Defienden que
una reacción química se produce al chocar dos o más moléculas. Se necesitan
choques eficaces:
-
Se necesita energía de activación
para romper los enlaces.
-
En el choque las moléculas
necesitan una orientación adecuada.
TEORÍA DEL
ESTADO DE TRANSICIÓN.
Es una
modificación importante de la teoría de colisiones. Fue expuesta en 1935 por el
químico H. Eyring.
Se basa en que
las moléculas que chocan de los reactivos quedan unidas momentáneamente formando
el complejo activado. Éstas rompen sus enlaces y forman otros nuevos. Debido a
la inestabilidad, se descompone originando productos o regenerando los
reactivos.
La energía de
activación es la energía mínima necesaria para formar el complejo activado.
Hay varios
factores que varían la velocidad de una reacción.
-
Sistema homogéneo. La reacción se
produce en todo el volumen de la mezcla.
-
Sistema heterogéneo: La reacción
se produce en las interfases y la velocidad depende de la superficie de éstas.
Factores que influyen en la velocidad de reacción.
La velocidad
en una reacción química varía en función de:
-
Concentración de los reactivos:
cuanto más estén concentrados habrá más probabilidad de choque y mayor
velocidad de reacción.
-
Temperatura de reacción: a mayor
temperatura, mayor número de choques y más eficaces y crece la velocidad de
reacción.
-
Catalizadores: varían la energía
de activación. Aumentan o disminuyen la velocidad de una reacción y no
experimentan ninguna alteración permanente.
Tipos de
catalizadores:
-
Catalizadores positivos: Disminuye
la energía de activación, aumenta el número de choque y velocidad de reacción.
-
Catalizadores negativos: Aumenta
la energía de activación, disminuye el número de choques y la velocidad de
reacción.
Ley de Hess
LEY
DE HESS.
Ley de Hess o
ley de aditividad de los calores de reacción:
El calor absorbido
o desprendido en una reacción química a presión constante es el mismo
independientemente de las etapas del proceso.
De esta ley se
saca que la entalpía de reacción es igual a la suma algebraica de las
correspondientes entalpías de las reacciones parciales.
Intercambio de energía en las reacciones químicas
INTERCAMBIO
DE ENERGÍA EN LAS REACCIONES QUÍMICAS.
En una
reacción química, los reactivos aumentan o disminuyen su energía al
transformarse en productos. La diferencia de energía se intercambia con el
medio. Del primer principio de la termodinámica deducimos que el calor
absorbido en una reacción más el trabajo realizado sobre el sistema aumentará
la energía de los productos. A la vez, la energía desprendida y el trabajo
realizado por el sistema disminuirán la energía de los productos.
La energía
química se transforma en energía eléctrica y viceversa y también en luz y calor
y en energía mecánica.
Calor de reacción.
La magnitud
que más nos interesa medir en una reacción química es el calor de reacción, que
es igual al calor absorbido o cedido durante la reacción.
Tipos de
reacciones según el intercambio de calor:
-
Reacciones exotérmicas: se
desprende energía en forma de calor.
-
Reacciones endotérmicas: se
absorbe energía en forma de calor.
Si en una
reacción no se intercambia trabajo con el medio, el calor de la reacción es
igual a la variación de energía del sistema.
-
Calor cedido a volumen constante,
Qv: es el calor que se intercambia en una reacción en la que el
volumen del sistema no varía.
El
calor a volumen constante sólo depende del estado inicial y final del sistema.
-
Calor de reacción a presión
constante, Qp: es el calor que se intercambia en una reacción en la
que la presión que se ejerce sobre el sistema no varía.
La
mayoría de reacciones se hacen en recipientes abiertos a la atmósfera a 1atm de
presión. Cuando se varía el volumen se realiza un trabajo contra la presión
externa.
Entalpía de reacción.
Para trabajar
con las reacciones que tienen lugar a presión constante, usamos una función de
estado llamada entalpía (H). Se ha comprobado que: Δ H=Qp
Características de la
variación de entalpía:
-
Gracias al signo de la variación de
entalpía determinamos el carácter exotérmico o endotérmico de la reacción.
o
Reacción exotérmica: se cede calor. La
variación de entalpía es negativa.
o
Reacción endotérmica: se absorbe calor.
La variación de entalpía es positiva.
-
Es una magnitud extensiva.
-
Al ser una función de estado, la entalpía
de una reacción tiene el mismo valor, pero signo contrario de la entalpía de la
reacción inversa.
-
La variación de la entalpía depende de la
temperatura y la presión.
ENTALPÍA ESTÁNDAR.
El estado estándar es
la forma más estable. Se encuentra a 1 atm y a 298 K.
La entalpía estándar de
reacción, Δ H0
Instrumentos de medida
INSTRUMENTOS
DE MEDIDA.
Dispositivos para medir
ciertas magnitudes eléctricas:
-
Amperímetro: Es el instrumento que mide
la intensidad de corriente. Para medir la intensidad que pasa por una resistencia,
tenemos que colocar el amperímetro en serie con dicha resistencia. Ya que
modifica la intensidad de la corriente, el amperímetro debe tener una
resistencia lo más pequeña
ε
posible. Con el amperímetro la intensidad de corriente sería: ----------
R+r+rA
Si
suprimimos rA nos queda la intensidad antes de conectar el
amperímetro.
-
Voltímetro: Mide la diferencia de
potencial entre dos puntos. Para medir la diferencia de potencial entre los
extremos de una resistencia, hay que conectar el voltímetro paralelo a ésta.
Cuanto mayor sea la resistencia interna del voltímetro, menos variará el valor
resultante. La diferencia de potencial la calculamos mediante esta fórmula: V=RI
Ley de Ohm generalizada
LEY
DE OHM GENERALIZADA.
La intensidad de
corriente del circuito es igual a la diferencia entre la fem y la fcem dividida
por la resistencia total del circuito.
De las diversas
potencias intercambiadas en el circuito se deduce la formula de la ley de Ohm
generalizada en el circuito.
ε-ε'
I= --------
R+r+r'
Generadores y receptores eléctricos
GENERADORES
Y RECEPTORES ELÉCTRICOS.
Los generadores
eléctricos transforman alguna forma de energía en energía eléctrica para
mantener una corriente eléctrica. Tipos:
-
Generadores mecánicos: transforman
energía mecánica en eléctrica.
-
Generadores químicos: transforman energía
química en eléctrica.
-
Generadores solares: transforman energía
solar en eléctrica.
Los receptores
eléctricos transforman la energía eléctrica en otras formas de energía. Tipos:
-
Receptores térmicos: la transforman en
calor.
-
Receptores lumínicos: la transforman en
luz.
-
Receptores mecánicos: la transforman en
energía mecánica.
-
Receptores electroquímicos: la
transforman en energía química.
Características de un generador eléctrico.
La fuerza
electromotriz, ε, de un generador, es el trabajo que realiza el generador por
unidad de carga.
W
ε= ----. La unidad en el SI es
el voltio (V).
Q
La potencia eléctrica
suministrada por un generador responde a esta fórmula P=εI
Los generadores presentan
una resistencia interna del generador, r, que causa el efecto Joule. Responde a
esta fórmula: V= εrI
Características de un motor eléctrico.
Fuerza
contraelectromotriz, ε’, de un motor es el trabajo mecánico que realiza por
unidad de carga que
W'
recibe. ε'= -----
Q
Su unidad en el SI es
el voltio.
Potencia útil del
motor: Pu= ε’I
Los motores presentan
una resistencia al paso de la corriente, la resistencia interna del motor, r’.
Energía y potencia de la corriente eléctrica
ENERGÍA
Y POTENCIA DE LA CORRIENTE ELÉCTRICA.
En todos los círculos
eléctricos hay una energía eléctrica E. Su valor es igual al trabajo realizado,
W, en el desplazamiento de las cargas eléctricas.
W=QV
Ya que W=E; E=QV
La potencia eléctrica,
P, es el trabajo eléctrico realizado por unidad de tiempo.
P=VI
La unidad de potencia
en el SI es el vatio (W).
Efecto Joule.
El efecto Joule es el
efecto por el cual un conductor transforma energía eléctrica en calor.
Ya que E=QV=ItV al aplicar la ley de Ohm y reducir, nos queda
esta fórmula: E=RI2 t. Esta expresión es la ley de Joule.
Ley de Ohm
LEY
DE OHM.
La ley de Ohm
dice que:
El cociente
entre la diferencia de potencial aplicada a los extremos de un conductor y la
intensidad de corriente que circula por él es una constante denominada
resistencia eléctrica del conductor.
V
R= -------
I
La unidad de la resistencia eléctrica en el SI es el ohmio Ω.
V
R= -------
I
La unidad de la resistencia eléctrica en el SI es el ohmio Ω.
Características de la resistencia eléctrica.
La resistencia
eléctrica es la oposición de un conductor al paso de la corriente eléctrica. Se
ha comprobado que:
-
Aumenta con la longitud del conductor.
-
Disminuye con la sección transversal de
conductor.
-
Depende del material de formación del
conductor.
La resistividad, ρ, es
la resistencia eléctrica de un conductor que tiene la unidad de sección y la
unidad de
L
longitud. R=ρ -----
s
Su unidad en el SI es
el Ωm.
Asociación de resistencias.
El conjunto de varias
resistencias asociadas se comporta como una única resistencia llamada
resistencia equivalente.
- Asociación de resistencias
en serie.
La intensidad es la
misma en cada resistencia y la diferencia de potencial total es la suma de las
diferencias de potencial en cada resistencia.
- Asociación de
resistencias en paralelo.
La intensidad total es
la suma de las intensidades que pasan por cada resistencia, y la diferencia de
potencial es la misma en cada resistencia.
En ambos casos para
hallar el valor de la resistencia equivalente aplicamos la ley de Ohm.
- Asociación mixta.
Se combinan
asociaciones en serie y en paralelo.
Primero se calcula las
resistencias equivalentes a las agrupaciones en serie y en paralelo. Después la
resistencia equivalente a la asociación final resultante.
Concepto de corriente eléctrica
CONCEPTO DE
CORRIENTE ELÉCTRICA.
La corriente
eléctrica es el desplazamiento de un conjunto de cargas o flujo de cargas entre
dos puntos.
Intensidad de corriente eléctrica.
La intensidad
de corriente eléctrica es la cantidad de carga que atraviesa una sección de un
conductor por
Q
unidad de tiempo. I= -----
t
Su unidad en el SI es
el amperio (A).
La unidad en
el SI de la carga es el culombio (C).
Circuito eléctrico.
Elementos de
un circuito eléctrico:
Generador:
transforma una forma de energía en energía eléctrica.
Receptor:
transforma la energía eléctrica en otras
formas de energía.
Interruptor:
impide o permite el paso de la corriente eléctrica.
Conductores:
cables que unen los elementos de un circuito y permiten el paso de la
corriente.
Formas de
conectar los elementos a un circuito:
-
Conectores en serie: la
intensidad de corriente es igual para ambos y la diferencia de potencial se
reparte entre los elementos.
-
Conectores en paralelo: se
reparte la intensidad de corriente y la diferencia de potencial es la misma en
ambos.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)