Fisicoquímica

Equilibrio químico

Entalpía (del griego ἐνθάλπω [enthálpō], ‘agregar calor’; formado por ἐν [en], ‘en’ y θάλπω [thálpō], ‘calentar’) es una magnitudtermodinámica, simbolizada con la letra H mayúscula, cuya variación expresa una medida de la cantidad de energía absorbida o cedida por un sistema termodinámico, es decir, la cantidad de energía que un sistema intercambia con su entorno.

En la historia de la termodinámica se han utilizado distintos términos para denotar lo que hoy conocemos como entalpía. Originalmente se pensó que esta palabra fue creada por Émile Clapeyron y Rudolf Clausius a través de la publicación de la relación de Clausius-Clapeyron en The Mollier Steam Tables and Diagrams de 1827, pero el primero que definió y utilizó el término entalpía fue el holandésHeike Kamerlingh Onnes, a principios del siglo XX.¹

En palabras más concretas, es una función de estado de la termodinámica donde la variación permite expresar la cantidad de calorpuesto en juego durante una transformación isobárica, es decir, a presión constante en un sistema termodinámico, teniendo en cuenta que todo objeto conocido se puede entender como un sistema termodinámico. Se trata de una transformación en el curso de la cual se puede recibir o aportar energía (por ejemplo la utilizada para un trabajo mecánico). En este sentido la entalpía es numéricamente igual al calor intercambiado con el ambiente exterior al sistema en cuestión.- ............................................................................:https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Especial:Libro&bookcmd=download&collection_id=23f6d8d9ee529421030d02e39e6af413d5e41a6a&writer=rdf2latex&return_to=Entalp%C3%ADa

La entalpía de formación es un tipo concreto de entalpía de reacción, que recibe el nombre deentalpía de formación estándar o entalpía normal de formación  si la reacción se lleva a cabo a 25ºC y a 1 atm, que son las condiciones estándar en termoquímica. Así, la entalpía normal o estándar de formación (también llamada a veces calor normal de formación), se representa por ΔHof y es la variación de entalpía cuando se forma un mol de compuesto a partir de sus elementos en estado normal (esto es, en el estado de agregación y forma alotrópica más estable a la que dichos elemento se hallan en condiciones estándar).

Esta entalpía de formación podrá ser positiva, reacción endotérmica, o negativa, reacción exotérmica. Por ejemplo, es exotérmica la reacción de formación de peróxido de hidrógeno a partir de sus elementos, hidrógeno y oxígeno, en estado gaseoso, que es como se encuentran en condiciones estándar:

Mientras que la reacción de formación del eteno, C2H4, es endotérmica, es decir, absorbe calor cuando se produce:

Como vemos, en esta última reacción hemos indicado que el carbono, además de estar en estado sólido, está en forma de grafito. Esto se debe a que el carbono tiene distintas formas alotrópicas, es decir, compuestas por el mismo elemento pero con distintas estructuras, como el grafito y el diamante, pero la más estable a 25ºC y a 1 atmósfera de presión es el grafito, y por este motivo es esta la forma que debemos escoger para plantear las reacciones de formación en las que intervenga el carbono. Esta presentación de formas alotrópicas ocurre también en otros elementos, como el azufre, que puede presentar estructura monoclínica y rómbica, o el fósforo, que puede tener la llama estructura de fósforo blanco y la de fósforo rojo.

Asimismo, la entalpía de formación cambia si el compuesto formado está en distinto estado de agregación, aunque se parta de los mismos elementos. Por ejemplo, la entalpía de formación del agua vapor, del agua líquida y del agua sólida difieren:

No obstante, lo habitual es plantear que se produce agua líquida si estamos en condiciones estándar, ya que es así como el agua se encuentra a 25ºC y 1 atmósfera de presión.

Cabe destacar, además, que la entalpía de formación de los elementos puros se toman como 0, pues como no podemos conocer los valores absolutos de entalpía, se toman estos como referencias arbitrarias. Así, por ejemplo:

ΔHof O2(g) = 0 kJ/mol
ΔHof Cl2(g) = 0 kJ/mol
ΔHof Na(s) = 0 kJ/mol

A continuación se muestra una tabla con los valores de entalpía de formación estándar de distintos compuestos, en kJ/mol, y con sus correspondientes estados de agregación.

Relación entre la variación de entalpía y la variación de energía interna para una reacción

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La entalpía está relacionada con la energía interna mediante la ecuación , luego en una reacción que se realiza a presión constante la variación de entalpía será:

	Y si la presión es la presión estándar, esta ecuación se transforma en
Por otro lado:

Hemos visto con anterioridad como se calcula la variación de entalpía para una reacción, pero ¿cómo se calcula la variación de volumen molar?. Para calcularlo vamos a suponer que estamos estudiando la siguiente reacción:

si despreciamos el volumen de líquidos y sólidos frente al de los gases, la variación de volumen para esta reacción a una temperatura T, vendrá dado por:
	y si los gases se suponen ideales
por lo que la variación de volumen de la reacción vendrá dado por la ecuación:
Así la relación entre la variación de entalpía y energía interna para una reacción es

En muchas ocasiones el segundo sumando, el debido a la variación de volumen de la reacción no es muy grande, especialmente en el caso de que sólo intervengan en la reacción líquidos y sólidos, por lo que las variaciones de entalpía y de energía interna son muy parecidas.

  

La entalpía de fusión o calor de fusión (ΔH_fus) es la cantidad de energía necesaria para hacer que un mol de un elemento que se encuentre en su punto de fusión pase del estado sólido al líquido, a presión constante. En otras palabras, es la cantidad de energía que un sistema puede intercambiar con su entorno. Es una magnitud de termodinámica (H), cantidad de energía que se puede intercambiar.

La entalpía de fusión es un calor latente ya que durante el proceso de cambio de estado no se da un cambio apreciable de temperatura. El calor es completamente invertido en modificar la estructura del material para dar movilidad a sus unidades moleculares. Cuando para estudiar la energía necesaria para el cambio de sólido a líquido se hace referencia a la unidad de masa el parámetro empleado es el «calor específico de fusión» en cal/g o J/g. Sin embargo cuando se quiere hacer referencia a la unidad absorbida por mol de sustancia en cambio de estado se emplea la «entalpía de fusión» en kJ/mol.

Sustancia	Calor de fusión (cal/g)	Calor de fusión (J/g)	Entalpía de fusión (kJ/mol)
Agua	79,72	333,55	6,02
Metano	13,96	58,41	0,94
Etano	22,73	95,10	2,86
Propano	19,11	79,96	3,52
Metanol	23,70	99,16	3,18
Etanol	26,05	108,99	4,80
Glicerina	47,95	200,62	18,47
Ácido fórmico	66,05	276,35	12,72
Ácido acético	45,91	192,09	11,53
Acetona	23,42	97,99	5,69
Benceno	30,45	127,40	9,95
Ácido palmítico	39,18	163,93	42,03
Ácido esteárico	47,54	198,91	56,53
Parafina (C25H52)	47-52	200-220	70-77,4

Los valores de esta tabla han sido obtenidos del Manual CRC Handbook of Chemistry and Physics, Edición nº62. ¹ La conversión entre cal/g y J/g se ha realizado teniendo en cuenta el factor de conversión termoquímico 1 caloría= 4,184 julios.
Los valores de entalpías de fusión (kJ/mol) han sido obtenidos multiplicando los calores de fusión (J/g) por las masas moleculares de cada sustancia (g/mol) y dividido por mil.