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Química · Glosario

¿Qué es Temperatura de inversión?

Definición 2.19 Química universitaria — segundo año · Capítulo 2 — Entropía y energía de Gibbs de reacción

Cuando $\Delta_r H^\circ$ y $\Delta_r S^\circ$ tienen el mismo signo, la temperatura de inversión de la reacción es la temperatura a la que $\Delta_r G^\circ$ cambia de signo; en la aproximación de Ellingham, $T_i = \Delta_r H^\circ/\Delta_r S^\circ$ .

Los términos entálpico y entrópico de CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) en la aproximación de Ellingham. Por debajo de la temperatura de inversión gana el coste entálpico y la caliza es estable bajo 1\, bar de dióxido de carbono; por encima gana el término entrópico y la caliza se descompone. — Los términos entálpico y entrópico de $\ce{CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g)}$ en la aproximación de Ellingham. Por debajo de la temperatura de inversión gana el coste entálpico y la caliza es estable bajo $1\,\mathrm{bar}$ de dióxido de carbono; por encima gana el término entrópico y la caliza se descompone.

Los cuatro casos de _r G = _r H - T _r S (aproximación de Ellingham). Las combustiones están en la casilla superior izquierda; la descomposición de la caliza y la bolsa de frío, en la superior derecha; la síntesis del amoníaco, en la inferior izquierda. — Los cuatro casos de $\Delta_r G^\circ = \Delta_r H^\circ - T\Delta_r S^\circ$ (aproximación de Ellingham). Las combustiones están en la casilla superior izquierda; la descomposición de la caliza y la bolsa de frío, en la superior derecha; la síntesis del amoníaco, en la inferior izquierda.

Ejemplos

Ejemplo 2.21 (Dos pruebas de la aproximación)

Para la caliza, $\Delta_r C^\circ_p = 42.80 + 37.13 - 81.88 = -2.0\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol})$ : la aproximación es excelente, y $\Delta_r G^\circ = 178.3 - T \times 0.1606$ da $T_i = 1110\,\mathrm{K}$ . Para el amoníaco, $\Delta_r G^\circ(700) \approx -91.9 + 700 \times 0.1981 = +46.8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ , mientras que las tablas dan $2\Delta_f G^\circ(\ce{NH3}, 700) = +54.4\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ : aquí $\Delta_r C^\circ_p = -44\,\mathrm{J}/(\mathrm{K}\,\mathrm{mol})$ y el error es de $8\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}$ , un factor 4 en la constante de equilibrio a esa temperatura.

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