Calor de reacción a presión constante

Numerosas reacciones químicas se efectúan a presión constante, en general a la presión atmosférica. Se denomina calor de reacción a presión constante,q_p, a la temperatura T, a la energía calorífica intercambiada en una reacción efectuada a presión constante, siendo la temperatura final idéntica a la inicial, T.

Este calor de reacción es igual a la variación de entalpia, ΔHr, que acompaña a la reacción, o sea:

Esto lleva como consecuencia que q_p, al igual que q_v, sean función de estado. Todos los cálculos de calor de reacción hacen uso de esta propiedad. Cuando q_p, o sea, ΔH_r es positivo, la reacción es endotérmica, es decir, la entalpia de los productos de la reacción es superior a la entalpia de los reactivos.

Si ΔH es negativo, la reacción es exotérmica, o sea, la entalpia de los productos de la reacción es inferior a la de los reactivos.

Si se realiza una reacción química en un sistema, la temperatura final es distinta de la inicial. Para restablecer la temperatura inicial del sistema debe fluir calor desde o hacia el medio ambiente. El calor de una reacción es el calor transferido del medio ambiente en la transformación de los reactivos, a Ty p, en los productos a las mismas Ty p.

Condiciones estándar

Para poder comparar entre sí los calores de distintas reacciones es imprescindible precisar las condiciones en que se han efectuado estas reacciones.

En primer lugar, suponemos que las cantidades de reactivos y de productos son las estequiométricas y precisamos el estado físico de cada componente de la reacción.

El estado estándar para toda sustancia pura es el estado físico más estable en que se encuentra a la presión de una atmósfera y a la temperatura de 25 °C. Cuando la sustancia es sólida, el estado estándar corresponde a la forma cristalina más estable existente a esa temperatura y a la presión de una atmósfera.

Así, el símbolo ΔH° significa la variación de entalpia de una reacción en la que las sustancias reaccionantes y los productos de la reacción están en su estado estándar.

Para el estudio energético de una reacción utilizamos los diagramas entálpicos, donde vienen representadas las entalpias de los reactivos y las de los productos.

La coordenada de reacción representa la trayectoria de menor energía para pasar de reactivos a productos, de modo que ésta es la más fácil, pero no la única trayectoria.

E_a es la energía de activación y representa una barrera energética que tiene que ser sobrepasada para que la reacción tenga lugar. Observa que la variación de entalpia no depende del valor de la energía de activación, es decir, es independiente de la trayectoria que siga la reacción.