Muchas reacciones químicas liberan energía en forma de calor, luz o sonido. Estos son reacciones exotérmicas. Las reacciones exotérmicas pueden ocurrir espontáneamente y dar lugar a una mayor aleatoriedad o entropía (ΔS> 0) del sistema. Se denotan por un flujo de calor negativo (el calor se pierde en los alrededores) y disminuyen en 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 poder continuar. Estos son reacciones endotérmicas. Reacciones endotérmicas No puede ocurrir espontáneamente. Se debe trabajar para que estas reacciones ocurran. 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.
Fotosíntesis Es un ejemplo de una reacción química endotérmica. En este proceso, las plantas usan la energía del sol para convertir el dióxido de carbono y el agua en glucosa y oxígeno. Esta reacción requiere 15 MJ de energía (luz solar) por cada kilogramo de glucosa que se produce:
luz solar + 6CO2(g) + H2O (l) = C6H12O6(aq) + 6O2(sol)
Otros ejemplos de procesos endotérmicos incluyen:
- Disolver cloruro de amonio en agua.
- Rompiendo alcanos
- Nucleosíntesis de elementos más pesados que el níquel en las estrellas.
- Evaporando agua liquida
- Hielo derretido
Un ejemplo de 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:
- los reacción de termita
- Una reacción de neutralización (por ejemplo, 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 de metal (una reacción de oxidación)
- Disolver un ácido en agua.
Demostraciones que puede realizar
Muchas reacciones exotérmicas y endotérmicas involucran productos químicos tóxicos, calor o frío extremo o métodos de eliminación desordenados. Un ejemplo de reacción exotérmica rápida es disolver detergente en polvo para la ropa en la mano con un poco de agua. Un ejemplo de reacción endotérmica fácil es disolver cloruro de potasio (vendido como un sustituto de la sal) en la mano con agua.
Estas demostraciones endotérmicas y exotérmicas son seguras y fáciles:
- Emocionantes reacciones exotérmicas para probar: Calienta las cosas con una de estas simples demostraciones de reacción exotérmica.
- 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 como 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 termita). Aquí hay una reacción exotérmica segura que produce calor pero no enciende incendios ni causa quemaduras.
- Hacer hielo caliente con vinagre y bicarbonato de sodio: El acetato de sodio o el "hielo caliente" se pueden usar como reacción endotérmica o exotérmica, dependiendo de si está cristalizando o derritiendo el sólido.
Comparación endotérmica vs exotérmica
Aquí hay un resumen rápido de las diferencias entre las reacciones endotérmicas y exotérmicas:
| Endotérmica | Exotérmico |
| el calor se absorbe (se siente frío) | se libera calor (se siente caliente) |
| se debe agregar energía para que ocurra la reacción | la reacción ocurre espontáneamente |
| el trastorno disminuye (ΔS <0) | la entropía aumenta (ΔS> 0) |
| aumento de la entalpía (+ ΔH) | disminución de la entalpía (-ΔH) |
Reacciones Endergónicas y Ejercigónicas
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 endergónico o exergónicoUna 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 endotérmica o exotérmica depende de la transferencia neta de calor. En cualquier reacción dada, el calor es absorbido y liberado. Por ejemplo, se debe ingresar energía en una reacción de combustión para iniciarla (encender un fuego con una cerilla), pero luego se libera más calor del necesario.
Recursos y lecturas adicionales
- Qian, Y.-Z., et al. “Diversas fuentes de supernovas para r-Proceso." El diario astrofísicovol. 494, no. 1, 10 de febrero 1998, pp. 285-296, doi: 10.1086 / 305198.
- Yin, Xi y col. "Enfoque de autocalentamiento para la producción rápida de nanoestructuras metálicas uniformes". Química de nanomateriales para energía, biología y másvol. 2, no. 1, 26 de agosto 2015, pp. 37-41, doi: 10.1002 / cnma.201500123.