Objetivo de la Termodinámica Química

1. Objetivo de la Termodinámica Química • Establecer un criterio de espontaneidad para predecir si un dado proceso (físico o químico) tiene o no posibilidad de ocurrir. DSuniv ≥ 0 Energia libre de Gibbssistema Gs 0

2. Energía libre de Gibbs 2° principio de la Termodinamica DSu = DSs + DSe ≥ 0 dSu = dSs + dSe ≥ 0 dSu = dSs + dQe/ T ≥ 0 A P y T constantes dSu = dSs - dQs/ T ≥ 0 dSu = dSs - dHs/ T ≥ 0 x - T( dSs - dHs/ T ≥ 0 ) -T dSs + dHs 0 dHs-T dSs 0

3. A partir del criterio de espontaneidad y equilibrio que establece el segundo principio de la termodinámica, con funciones de estado propias del sistema dHs-T dSs 0 G es función de estado G es una propiedad extensiva G tiene unidades de energía Se define G = H – T S dG 0 G 0 G< 0 G = 0 Criterio de espontaneidad Criterio de equilibrio

4. G:formas de cálculo en procesos FISICOS ESTADO INICIAL ESTADO FINAL G= H - TS G = H - TS Datos de tabla G°=  nG° estado final -  n G° estado inicial

5. Energía libre de Gibbs y espontaneidad Universo Proceso Sistema DSu > 0 Espontáneo DG < 0 DSu = 0 En equilibrio DG = 0 No espontáneo DG > 0 (ocurre proceso inverso) DG > 0 Proceso endergónico DG < 0 Proceso exergónico

6. Energía libre y trabajo útil P y T ctes dG = dH – TdS dG = dE+ PdV – TdS TdS = dqrev dS = dqrev / T Proc. Rev dE = dq + dW dE = dqrev + dWmax dE - dqrev = dWmax dG = dE+ PdV – dqrev dG = dWmax+ PdV dG = dWmax- dWexp = trabajo útil

7. espontáneo G En un sistema cerrado que experimente un proceso espontáneo con T y P constantes, y sólo W(PV), la energía Gibbs disminuye hasta alcanzar un valor mínimo en el equilibrio. equilibrio tiempo dG o DG es la capacidad máxima del sistema de realizar trabajo útil ESPONTANEIDAD • El criterio de espontaneidad está dado por DG y no por DGo

8. P dV + V dP - P dV + V dP - T dS - S dT P dV + V dP - T dS - S dT dG = T dS - P dV + P dV + V dP - T dS - S dT dG = V dP - S dT Propiedades de la Energía Libre de Gibbs G = H - T S dH - d(T S) dG = dG = dE + d(P V) - d(T S) dG = dE + d(T S) dG = dE + dG = dq + dw + dq = T dS dw = - P dV Proceso reversible Expresión de G en función de las variables : P y T

9. A) Variación de G con T a P constante • G = H – T S (G – H) / T = -S aP cte • dG = VdP - SdT dG = - SdT (dG/dT)P= -S Relación indirecta (dG / dT)P = (G – H) / T [d(G/T) /dT]P = 1/T (dG/dT)P – G / T2 Ecuación de Gibbs-Helmholtz [d(G/T) /dT]P = – H / T2

10. A) Variación de G con T a P constante [d(G/T) /dT]P = – H / T2 Aplicado a un proceso Datos de tabla (G2 / T2) – (G1 / T1) = H ( 1/T2 – 1/T1) (Gº2 / T2) – (Gº1 / T1) = Hº(1/T2 – 1/T1)

11. B) Variación de G con P a T constante a T cte • dG = VdP - SdT dG = VdP (dG/dP)T= V Relación directa B1) Variación de G con P a T constante para gases B2) Variación de G con P a T constante para líquidos y sólidos G = V ( P2 – P1)