[Wade L.G.] - Química Orgánica Tomo 1

1 3 6 CAPÍTULO 4 El estudio d e las reacciones quím icas
PROBLEMA RESUELTO 4-2
Prediga si el valor de AS° para la disociación del Cl2 es positivo (favorable) o negativo (desfavorable).
¿Qué efecto tiene el término de la entropía sobre el signo del valor del AG° para esta reacción?
S O LU C IÓ N
Cl2 ———» 2 Cl*
Dos átomos de cloro aislados tienen más libertad de movimiento que una molécula de cloro individual.
Por lo tanto, el cambio de entropía es positivo, y el término de la entropía ( —TAS0) es negativo. Sin
embargo, este valor negativo (favorable) de (—TAS*) es pequeño comparado con el valor positivo
(desfavorable) y mucho más grande del AH° que se necesita para romper el enlace Cl—Cl. La molécula
de cloro es mucho más estable que dos átomos de cloro, lo que demuestra que predomina el término
positivo de la entalpia.
C o n s e jo
En general, dos moléculas
pequeñas (o fragmentos,
para reso lver
__problem as
como los radicales) tienen mayor
libertad de movimiento
(mayor entropía) que una
molécula grande.
PROBLEMA 4-7
Cuando se mezcla eteno con hidrógeno en presencia de un catalizador de platino, el hidrógeno se une
a través del enlace doble para formar etano. A temperatura ambiente, la reacción llega a término. Prediga
los signos de AH° y A5° para esta reacción. Explique estos signos en términos de enlaces y libertad
de movimiento.
Hs
H" X = C v
eteno
M
'H
+ H ,
catalizador, Pt
----- «=— >
H H
I
H — C — C — H
I I
H H
etano
PROBLEMA 4-8
Para cada una de las siguientes reacciones, estime si el AS° es positivo, negativo, o si es imposible
predecirlo.
(a)
C l° H22 • caJu^cto * + C .H * (craqueo catalítico)
n-decano propeno heptano
(b) La formación de la diacetona alcohol:
O
2 C H 3 — c — c h 3
OH
O
OH
CH3— c— ch*— qch^
o
( c ) C H 3 — C — OH + C H 3 O H < =
H+
o
c h 3— c — o c h 3 + 1 ^ 0
Podemos colocar cantidades conocidas de metano y cloro en una bomba calorimétrica, y utilizar
un alambre caliente para iniciar la reacción. El incremento de la temperatura en el calorí-
E n tS ID Í3S d © metro se utiliza para calcular el valor preciso del calor de reacción, A//°. Esta medición muestra
, que se liberan 105 kJ (25 kcal) de calor (exotérmico) por cada mol de metano convertido en
O I S O C ia C I O n clorometano; se trata de una reacción exotérmica. Por lo tanto, el AH° de la reacción es nega-
£ ¡ 0 0 f | 13 C 0 ^ vo’ ^ ca^or dado por
AH° = -1 0 5 U /m ol ( - 2 5 kcal/m ol)
En muchos casos, debemos predecir si una reacción particular será endotérmica o exotérmica,
sin tener que medir en realidad el calor de reacción. Podemos calcular un calor de reacción
aproximado si sumamos y restamos las energías involucradas en la ruptura y formación de
enlaces. Para realizar estos cálculos, necesitamos conocer las energías de los enlaces afectados.
La entalpia de disociación de enlace (EDE, también conocida como energía de disociación
de enlace) es la cantidad de entalpia necesaria para romper homolíticamente un enlace
en particular; es decir, romperlo de tal forma que cada átomo del enlace conserve uno de los dos
electrones de dicho enlace. Por el contrario, cuando un enlace se rompe heterolíticamente, uno
de los átomos se queda con los dos electrones.