Muchas reacciones químicas liberan energía en forma de calor, luz o sonido. Estas son reacciones exotérmicas . Las reacciones exotérmicas pueden ocurrir espontáneamente y dar como resultado una mayor aleatoriedad o entropía (ΔS> 0) del sistema. Se denotan por un flujo de calor negativo (el calor se pierde hacia el entorno) y una disminución de la entalpía (ΔH < 0). En el laboratorio, las reacciones exotérmicas producen calor o incluso pueden ser explosivas.
Hay otras reacciones químicas que deben absorber energía para proceder. Estas son reacciones endotérmicas . Las reacciones endotérmicas no pueden ocurrir espontáneamente. Se debe trabajar para que ocurran estas reacciones. Cuando las reacciones endotérmicas absorben energía, se mide una caída de temperatura durante la reacción. Las reacciones endotérmicas se caracterizan por un flujo de calor positivo (hacia la reacción) y un aumento de la entalpía (+ΔH).
Ejemplos de procesos endotérmicos y exotérmicos
La fotosíntesis es un ejemplo de una reacción química endotérmica. En este proceso, las plantas utilizan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno. Esta reacción requiere 15MJ de energía (luz solar) por cada kilogramo de glucosa que se produce:
luz solar + 6CO 2 (g) + H 2 O(l) = C 6 H 12 O 6 (aq) + 6O 2 (g)
Otros ejemplos de procesos endotérmicos incluyen:
- Disolver cloruro de amonio en agua
- Alcanos de craqueo
- Nucleosíntesis de elementos más pesados que el níquel en estrellas
- Evaporación de agua líquida
- hielo derritiéndose
Un ejemplo de una reacción exotérmica es la mezcla de sodio y cloro para producir sal de mesa. Esta reacción produce 411 kJ de energía por cada mol de sal que se produce:
Na(s) + 0,5Cl2 (s) = NaCl(s)
Otros ejemplos de procesos exotérmicos incluyen:
- La reacción de la termita
- Una reacción de neutralización (p. ej., mezclar un ácido y una base para formar una sal y agua)
- La mayoría de las reacciones de polimerización
- combustión de un combustible
- Respiración
- Fisión nuclear
- Corrosión del metal (una reacción de oxidación)
- Disolver un ácido en agua
Demostraciones que puede realizar
Muchas reacciones exotérmicas y endotérmicas implican productos químicos tóxicos, calor o frío extremos o métodos de eliminación desordenados. Un ejemplo de una reacción exotérmica rápida es disolver detergente en polvo en la mano con un poco de agua. Un ejemplo de una reacción endotérmica fácil es disolver cloruro de potasio (que se vende como sustituto de la sal) en la mano con agua.
Estas demostraciones endotérmicas y exotérmicas son seguras y fáciles:
- Emocionantes reacciones exotérmicas para probar : caliente las cosas con una de estas simples demostraciones de reacciones exotérmicas.
- Crear una reacción endotérmica : algunas reacciones endotérmicas se enfrían lo suficiente como para causar congelación. Aquí hay un ejemplo de una reacción lo suficientemente segura para que los niños la toquen.
- Cómo crear una reacción química exotérmica : Algunas reacciones exotérmicas producen llamas y se calientan mucho (como la reacción de la termita). Esta es una reacción exotérmica segura que produce calor, pero no provoca incendios ni quemaduras.
- Haga hielo caliente a partir de vinagre y bicarbonato de sodio: el acetato de sodio o «hielo caliente» se puede usar como una reacción endotérmica o exotérmica, dependiendo de si está cristalizando o derritiendo el sólido.
Comparación endotérmica vs exotérmica
Aquí hay un breve resumen de las diferencias entre las reacciones endotérmicas y exotérmicas:
| endotérmico | Exotérmico |
| el calor es absorbido (se siente frío) | se libera calor (se siente tibio) |
| se debe agregar energía para que ocurra la reacción | la reacción ocurre espontáneamente |
| el desorden disminuye (ΔS < 0) | aumenta la entropía (ΔS > 0) |
| aumento de entalpía (+ΔH) | disminución de la entalpía (-ΔH) |
Reacciones endergónicas y exergónicas
Las reacciones endotérmicas y exotérmicas se refieren a la absorción o liberación de calor. Hay otros tipos de energía que pueden ser producidos o absorbidos por una reacción química. Los ejemplos incluyen luz y sonido. En general, las reacciones que involucran energía pueden clasificarse como endergónicas o exergónicas . Una reacción endotérmica es un ejemplo de reacción endergónica. Una reacción exotérmica es un ejemplo de una reacción exergónica.
Hechos clave
- Las reacciones endotérmicas y exotérmicas son reacciones químicas que absorben y liberan calor, respectivamente.
- Un buen ejemplo de una reacción endotérmica es la fotosíntesis. La combustión es un ejemplo de reacción exotérmica.
- La categorización de una reacción como endo o exotérmica depende de la transferencia neta de calor. En cualquier reacción dada, el calor se absorbe y se libera. Por ejemplo, se debe introducir energía en una reacción de combustión para iniciarla (encender un fuego con un fósforo), pero luego se libera más calor del necesario.
Recursos y lecturas adicionales
- Qian, Y.‐Z., et al. «Diversas fuentes de supernovas para el proceso r «. El diario astrofísico , vol. 494, núm. 1, 10 de febrero de 1998, págs. 285-296, doi:10.1086/305198.
- Yin, Xi, et al. «Enfoque de autocalentamiento para la producción rápida de nanoestructuras metálicas uniformes». Química de nanomateriales para energía, biología y más , vol. 2, núm. 1, 26 de agosto de 2015, págs. 37-41, doi:10.1002/cnma.201500123.
