Flashcards: Termodinàmica química

Totes les targetes del tema

Per fer-hi una ullada ràpida o repassar-les en paper.

1. 1. Què és l'entalpia de reacció i què indica el seu signe?

   La calor que la reacció allibera o absorbeix a pressió constant. $\Delta H < 0$: exotèrmica (desprèn calor); $\Delta H > 0$: endotèrmica (n'absorbeix).

2. 2. Què diu la llei de Hess?

   L'entalpia només depèn dels estats inicial i final, no del camí. Si una reacció és la suma d'altres, la seva $\Delta H$ és la suma de les seves.

3. 3. Llei de Hess: què li passa a $\Delta H$ si inverteixes o multipliques una reacció?

   Si la inverteixes, canvia de signe. Si la multipliques per un nombre, la $\Delta H$ queda multiplicada pel mateix nombre.

4. 4. Què és l'entalpia de formació d'un compost?

   L'entalpia de formar un mol del compost a partir dels seus elements en estat natural.

5. 5. Per què els elements en estat natural tenen $\Delta H_f = 0$?

   Per conveni: un element ja és ell mateix i no cal formar-lo. Per exemple, $\Delta H_f(\mathrm{O_2(g)}) = 0$.

6. 6. Com es calcula $\Delta H$ d'una reacció amb entalpies de formació?

   $\Delta H = \sum n\,\Delta H_f(\text{productes}) - \sum n\,\Delta H_f(\text{reactius})$, multiplicant cada entalpia pel seu coeficient $n$ a la reacció ajustada.

7. 7. Com es calcula $\Delta H$ amb energies d'enllaç?

   $\Delta H = \sum E(\text{trencats}) - \sum E(\text{formats})$. Trencar enllaços costa energia i formar-ne n'allibera: és l'ordre invers del de les entalpies de formació.

8. 8. Quina relació hi ha entre $\Delta U$ i $\Delta H$?

   $\Delta U = \Delta H - \Delta n\,RT$. $\Delta H$ és la calor a pressió constant i $\Delta U$, a volum constant; $\Delta n$ són els mols de gas dels productes menys els dels reactius.

9. 9. Quan coincideixen $\Delta H$ i $\Delta U$?

   Quan la reacció no canvia el nombre de mols de gas, $\Delta n = 0$. Els sòlids i els líquids no compten.

10. 10. Per a què serveix el cicle de Born-Haber?

    És la llei de Hess aplicada a la formació d'un sòlid iònic. Serveix per obtenir l'energia reticular $U$, que no es pot mesurar directament.

11. 11. Quina és l'expressió del cicle de Born-Haber per a una sal com el $\mathrm{NaCl}$?

    $\Delta H_f = \Delta H_{\mathrm{sub}} + \Delta H_{\mathrm{ion}} + \tfrac{1}{2}E_{\mathrm{dis}} + \Delta H_{\mathrm{af}} + U$. La dissociació va per la meitat perquè de cada $\mathrm{Cl_2}$ en surten dos àtoms.

12. 12. Al cicle de Born-Haber del $\mathrm{NaCl}$, quines etapes costen energia i quines n'alliberen?

    Costen: sublimar el metall, ionitzar-lo i dissociar la molècula del no-metall. N'alliberen: l'afinitat electrònica del clor i l'energia reticular $U$.

13. 13. Què és l'entropia i com varia amb l'estat de la matèria?

    Una mesura del desordre d'un sistema; els processos naturals tendeixen cap a més entropia. Ordre creixent: sòlid < líquid < gas.

14. 14. Com predius el signe de $\Delta S$ d'una reacció?

    Mira els mols de gas: si augmenten (es formen gasos), $\Delta S > 0$; si disminueixen (de gasos a sòlids o líquids), $\Delta S < 0$.

15. 15. Error típic: per què $\mathrm{N_2(g) + 3\,H_2(g) \rightarrow 2\,NH_3(g)}$ té $\Delta S < 0$?

    Perquè es passa de 4 mols de gas a 2. El que decideix el signe són els mols de gas, no si es formen productes nous.

16. 16. Com es calcula $\Delta S^\circ$ amb entropies absolutes?

    $\Delta S^\circ = \sum n\,S^\circ(\text{productes}) - \sum n\,S^\circ(\text{reactius})$. Compte: els elements no tenen $S^\circ = 0$, sinó un valor positiu tabulat.

17. 17. Error típic d'unitats en aplicar $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$?

    $\Delta H$ sol venir en kJ i $\Delta S$ en $\mathrm{J/K}$. Passa-les a la mateixa unitat (per exemple, $\Delta S$ dividit per 1000) o el resultat surt mil vegades desviat.

18. 18. Quina és l'equació de l'energia lliure de Gibbs?

    $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$, amb la temperatura $T$ sempre en kelvin. Combina entalpia i entropia per decidir l'espontaneïtat.

19. 19. Què indica el signe de $\Delta G$?

    $\Delta G < 0$: reacció espontània. $\Delta G > 0$: no espontània (ho seria la inversa). $\Delta G = 0$: el sistema és en equilibri.

20. 20. Quines dues combinacions de signes de $\Delta H$ i $\Delta S$ fan que l'espontaneïtat no depengui de la temperatura?

    Amb $\Delta H < 0$ i $\Delta S > 0$ és espontània a qualsevol temperatura. Amb $\Delta H > 0$ i $\Delta S < 0$ no ho és mai.

21. 21. Una reacció endotèrmica que augmenta el desordre: és espontània a temperatura alta o baixa?

    A temperatures altes: el terme $-T\Delta S$ creix amb la temperatura i acaba guanyant l'entalpia desfavorable.

22. 22. Quan és espontània una reacció exotèrmica en què l'entropia disminueix?

    A temperatures baixes, on el terme $-T\Delta S$ és petit i mana l'entalpia. Per exemple, la congelació de l'aigua: espontània per sota de $0\ ^\circ\mathrm{C}$.

23. 23. Com es troba la temperatura a què canvia l'espontaneïtat?

    És la temperatura on $\Delta G = 0$: $T = \Delta H / \Delta S$, amb les dues magnituds en la mateixa unitat i el resultat en kelvin.