Entalpía es la cantidad de calor que un sistema termodinámico libera o absorbe del entorno que lo rodea cuando está a una presión constante, entendiendo por sistema termodinámico cualquier objeto.
En física y química, la entalpía es una magnitud termodinámica cuya unidad de medida es el Joules (J) y se representa con la letra H.
La fórmula para calcular la entalpía es:
H = E +PV
En donde:
• H es entalpía.
• E es la energía del sistema termodinámico.
• P es la presión del sistema termodinámico.
• V es el volumen.
En este fórmula, el producto de la presión multiplicada por el volumen (PV), es igual al trabajo mecánico que se aplica al sistema.
Por lo tanto, la entalpía es igual a la energía de un sistema termodinámico más el trabajo mecánico que se le aplica.
Sin embargo, la entalpía de un sistema solo puede medirse en el momento en el que ocurre una variación de energía. La variación, representada con el signo Δ, da lugar a una nueva fórmula:
∆H = ∆E + P∆V
Esto significa que la variación de la entalpía (∆H) es igual a la variación de la energía (∆E) más el trabajo mecánico aplicado al sistema (P∆V).
Entalpía viene del griego enthálpō, que significa agregar o sumar calor. El término fue acuñado por primera vez por el físico neerlandés HeikeKamerlinghOnnes, ganador del premio Nóbel de Física en 1913.
Tipos de entalpía
Existen varios tipos de entalpía según las sustancias y procesos involucrados. Cuando el proceso involucra la liberación de energía, se trata de una reacción exotérmica, mientras que la captación de energía significa que se trata de una reacción endotérmica.
En función de lo anterior, las entalpías se clasifican en:
Entalpía de formación
Es la energía que se requiere para formar un mol de una sustancia a partir de los elementos que la componen. Recordemos que el mol es la unidad de medida de sustancia equivalente a 6,023×1023 átomos o moléculas.
Un ejemplo de entalpía de formación es la unión de oxígeno (O) e hidrógeno (H) para formar agua (H2O), cuya variación de energía o entalpía (ΔH) es de -285.820 KJ/mol.
Entalpía de reacción
Es la energía que libera una reacción química sometida a una presión constante.
Un ejemplo de entalpía de reacción es la formación de metano (CH4) a partir de la unión de carbono (C) e hidrógeno (H):
C +2H2 →CH4
Entalpía de solución
Se refiere a la cantidad de calor cedida o absorbida por una sustancia cuando se disuelve en solución acuosa.
Un ejemplo de entalpía de solución es lo que ocurre al disolver ácido sulfúrico (H2SO4) en agua (H2O). La cantidad de energía liberada por el ácido es tan alta que se trata de una solución que debe ser utilizada con ciertas medidas de seguridad.
Entalpía de neutralización
Es la energía que se capta o libera cuando se mezclan un ácido y una base, neutralizándose.
Un ejemplo de entalpía de neutralización es cuando mezclamos ácido acético (CH₃COOH) con bicarbonato (NaHCO₃).
Entalpía de combustión
Es la energía liberada cuando un mol de sustancia orgánica reacciona con el oxígeno del aire y libera dióxido de carbono (CO2).
Un ejemplo de entalpía de combustión es la generada por el gas propano (C3H8), que libera energía que se utiliza como combustible doméstico:
C3H8 + 5 O2 → 3CO2+ 4H2O
Libera 2,044 x 103 KJ/mol
La variación de entalpía (ΔH) = -2.044×10^3 KJ/mol
Entalpía de descomposición
Es la cantidad de calor o energía que se libera cuando un mol de sustancia se descompone en elementos más simples.
Un ejemplo de entalpía de descomposición es cuando se descompone el agua oxigenada o peróxido de hidrógeno para formar agua y oxígeno:
2H2O2→ 2H2O + O2
Se liberan 96.5KJ/mol
La variación de entalpía (ΔH) = 96.5KJ/mol
Entalpía de disolución
Se refiere a la cantidad de calor o energía que capta o cede una sustancia cuando se agrega más agua a la solución.
Un ejemplo de entalpía de disolución es cuando adicionamos detergente en polvo en el agua.
Entalpía de cambio de fase
Se refiere al intercambio energético que ocurre cuando un elemento cambia de estado (sólido, líquido o gaseoso). Enestesentidotenemos:
• Entalpía de fusión: el cambio de entalpía en la transición de estado sólido a líquido
• Entalpía de sublimación: el cambio de entalpía en la transición de sólido a gas.
• Entalpía de evaporación: el paso de líquido a gas.
Un ejemplo de entalpía de cambio de fase es lo que ocurre en el ciclo del agua, ya que al pasar del estado líquido a gaseoso o sólido (o cualquiera de sus combinaciones posibles) el agua libera o absorbe energía. En este caso, el cambio de energía en la transición del agua de líquido a gas a 100°C es igual a 40,66 KJ/mol.
Para qué sirve la entalpía
La entalpía sirve para medir con exactitud las variaciones de energía que se producen en un sistema, bien sea al momento de tomar o liberar energía al ambiente.
La entalpía es un concepto complejo de la termodinámica que no se suele utilizar en la vida cotidiana, ya que no calculamos la energía necesaria para calentar el agua para el té, por ejemplo. Sin embargo, sí es posible entender cómo funciona con un ejemplo cotidiano.
Cuando hervimos agua, su temperatura va ascendiendo progresivamente hasta llegar al punto de ebullición (100°C). En este caso, estamos hablando de entalpía negativa, ya que el sistema termodinámico tuvo que tomar energía del entorno para poder aumentar su temperatura.
En cambio, cuando dejamos que esa misma agua se enfríe un poco después de haber sido hervida, su temperatura comienza a descender progresivamente sin necesidad de intervención externa. En este caso, se trata de entalpía positiva, dado que se está liberando energía hacia el ambiente.
Entalpía y entropía
La entropía es una magnitud física que mide la cantidad de energía de un sistema que no está disponible. Al calcular esta magnitud es posible conocer el grado de desorden o caos en la estructura de un sistema.
La relación entre entalpía y entropía viene dada por el equilibrio del sistema. A menor entalpía (intercambio de energía), el sistema tiende al equilibrio; pero al mismo tiempo aumenta la entropía, ya que hay mayor posibilidad de caos en el sistema.
Por su parte, una entropía mínima implica un menor nivel de caos y por lo tanto, el intercambio de energía (entalpía), será mayor.
Fuente: https://www.significados.com/entalpia/