Calor de combustión: que es, medida, ejemplo

¿Qué es el calor de combustión?

esta Calor de combustión Es la energía que se libera en el momento en que una cierta cantidad de sustancia (generalmente un mol) tiene una reacción exotérmicamente con el oxígeno atmosférico. Se pretende caracterizar las propiedades termoquímicas básicas de combustibles, alcoholes, en particular hidrocarburos (como butano y metano).

Cuando una substancia se quema, libera luz y calor que tienen la posibilidad de usarse para trabajar en otros objetos. El calor generado puede, por poner un ejemplo, calentar un sinnúmero de agua con su presión de vapor a su alrededor, impulsar un generador o sencillamente calentar alimentos al vapor.

El calor generado durante la combustión del gas de cocción se emplea para calentar ollas y platos enormes.

Si bien las propiedades químicas de todas las substancias son esencialmente exactamente las mismas, su calor de combustión es diferente. Este cambio corresponde a la estabilidad relativa, esto es, cuanto más inestable es la conexión, mayor es la energía liberada, expresada por -, ?? H. El signo negativo quiere decir que el calor fluye.

Los distintos valores de -Δ ?? H se utilizan para equiparar la estabilidad relativa de distintas alcanos y sus isómeros. Asimismo muestra la seguridad de los oxigenados (como las cetonas) frente a otro aldehído o un ácido carboxílico.

La medida

Se necesita un calorímetro para medir el calor de combustión. En el interior, la substancia tiene una reacción con el oxígeno, activando una chispa eléctrica.

El calor liberado calienta un sinnúmero de agua en torno a la cámara de exhibe y mide la temperatura antes y después de la combustión, así como la calidad del agua y el combustible.

Entonces la energía liberada es la misma:

vs.el agua¿Una generación? ?metroH2Oh ?????? T

Oel agua ¿Es el calor específico del agua 4,184 J / gΩ? C, metroH2¿O la calidad del agua y la evolución de la temperatura? Finalmente, el calor, expresado en julios o calorías, se divide por la masa o moles de comburente en el calorímetro para dar el calor de combustión por unidad de masa o mol.

El metal en sí no se quema, pero se oxida a diferentes velocidades en dependencia de la temperatura. El calor que generan se mide como el petróleo y otros comburentes y puede pasarse por prominente. Por tanto, no son sustancias incendiables.

Energía potencial

Durante el proceso de combustión, el enlace se rompe para formar un link nuevo y más permanente. La energía contenida en todos los links de una molécula no guarda relación con su movimiento, de ahí que charlamos de energía potencial.

Cuanto mayor es la energía potencial, más inestable es la molécula, por lo que cuando se establece un nuevo link, se libera más calor.

Para comprender precisamente cuáles son estos nuevos enlaces, hay que mirar el producto de la combustión completa: CO2 Para carbono, H2O para hidrógeno y NO2 Para el nitrógeno En la situacion de los hidrocarburos, se forma una mezcla estequiométrica de monóxido de carbono durante la combustión completa.2 yH2Oh.

Dos moléculas, CO2 yH2O tienen una energía potencial bajísima porque sus enlaces (O = C = O y HOH) son muy estables en comparación con los links de los hidrocarburos de los que provienen (CH y CC).

Seguridad relativa

La energía potencial es inconmensurable. Pero sus cambios no son la diferencia energética entre estos modelos (CO2 yH2O) y reactivos (hidrocarburos).

Por consiguiente, con estos cambios o el mismo calor de combustión, es posible saber la seguridad relativa entre un conjunto de hidrocarburos o isómeros.

Alcanos

Los alcanos pueden ser lineales, ramificados o cíclicos. En la situacion de los alcanos lineales, su calor de combustión varía según la longitud de su cadena, esto es, el número de unidades de CH presentes.2 Eche una ojeada al siguiente ejemplo metro-Hexane, metro-Heptano y metro-Número de octano:

CH3(CH2)CuartoCH3, -Δ ?? H = 4163 kJ / mol

CH3(CH2)5CH3, -Δ? H = 4817 kJ / mol

CH3(CH2)SextoCH3, -Δ? H = 5471 kJ / mol

Se puede observar que su calor de combustión difiere en 654 kJ / mol. Esto significa que cada CH2 La adición de la línea incrementa el calor de combustión a una tasa de 654 kJ / mol. Por consiguiente nonano, CH3(CH2)SéptimoCH3, Crea un calor de combustión de 6125 kJ / mol (5471 kJ / mol + 654 kJ / mol).

Esto significa que las cadenas mucho más largas tienen una energía potencial más alta y, por ende, son más inestables.

Los alcanos de cadena ramificada son mucho más equilibrados que los alcanos de cadena lineal, lo que se infiere de su calor de combustión. En este momento considere el caso de tres isómeros de octano:

Calor de combustión de los tres isómeros de octano. Fuente: Gabriel Bolávar vía MolView.

esta no-El octano es el más desequilibrado pues tiene el calor de combustión mucho más prominente (5471 kJ / mol). En contraste, los isómeros de 2-metilheptano y 2,2-dimetilhexano tienen un calor de combustión menor (5466 kJ / mol y 5458 kJ / mol, respectivamente) por el hecho de que están ramificados. El 2,2-dimetilhexano es el más estable por el hecho de que tiene el mayor grado de ramificación entre los tres isómeros.

Olefinas

La estabilidad relativa de las olefinas también se puede deducir de su calor de combustión. Por ejemplo, considere los 4 isómeros del buteno:

Calor de combustión de isómeros de buteno. Fuente: Gabriel Bolávar vía MolView.

Por el momento no hablamos aquí de ramificación, sino del grado de sustitución del doble enlace, C = C, y de su tensión de van der Waals, esto es, la repulsión electrónica y estérica entre dos grandes conjuntos del mismo lado. el doble enlace.

El primer isómero 1-buteno hay que a su bajo grado de substitución en dobles links (H.2C = C). Esto se refleja en su calor de combustión de 2717 kJ / mol.

A la derecha, el cis-2-buteno es mucho más permanente por el hecho de que su doble link está mucho más fuertemente sustituido, pero el trans-2-buteno lo es aún mucho más, porque aunque tiene el mismo grado de substitución, es del conjunto CH.3 El doble enlace está en la posición trans, o sea, en un lado diferente del doble link. Tenga presente que el calor del trans-2-buteno (2707 kJ / mol) es solo ligeramente más bajo que el del cis-2-buteno (2710 kJ / mol).

Sin embargo, el último isómero, 2-metil-2-buteno, asimismo está sustituido como cis- y trans-2-buteno, pero es el mucho más desequilibrado. Esto se origina por que 2 CH3 Se encuentra en un carbono del doble link, esto es, un alqueno con CH3 Mellizos.

Compuestos de carbonilo

Como ocurre con los alcanos, alquenos y otros hidrocarburos generales, la estabilidad relativa de los compuestos carbonílicos (cetonas, aldehídos, ácidos carboxílicos) también es dependiente de su calor de combustión.

Cuanto más equilibrados o menos reactivos sean sus conjuntos C = O, menor va a ser su calor de combustión.

Por ejemplo, el calor de combustión del butiraldehído, CH3CH2CH2CHO es 2475 kJ / mol. Estas calorías son más altas que la 2-butanona, CH3CH2Colorado3, semejante a 2442 kJ / mol. Por ende, el butiraldehído es más inestable que la 2-butanona.

En 2-butanona, C = O es mucho más estable merced al conjunto CH3CH2 sólo tú3Este no es el caso del butiraldehído, uno de los grupos es solamente un átomo de hidrógeno.

hacer referencia a

  1. Morrison, RT y Boyd, R, N. (1987). Química Orgánica5ª edición. Modificar Addison-Wesley Interamericana.
  2. Carey F. (2008). Química Orgánica(Sexta edición). McGraw Hill.
  3. Graham Solomon TW, Craig B. Fryhle. (2011). Química Orgánica(Décima edición.). Dispuesto.
  4. Wikipedia. (2020). Calor de combustión. Restaurado por: de.wikipedia.org
  5. Fundación CK-12. Calor de combustión. Texto libre de química. Logrado de: chem.libretexts.org
  6. British Broadcasting Corporation. (2020). Energía química: entalpía de combustión. Conseguido de: bbc.co.uk
  7. Steven A. Hardinger. (2017). Glosario de términos de química orgánica: entalpía de combustión. Recuperando de: chem.ucla.edu

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