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No confundir con Ectotermia .
Las explosiones son algunas de las reacciones exotérmicas más violentas.

En termodinámica , el término proceso exotérmico (exo-: "exterior") describe un proceso o reacción que libera energía del sistema a su entorno, generalmente en forma de calor , pero también en forma de luz (p. Ej., Una chispa, una llama , o flash), electricidad (por ejemplo, una batería) o sonido (por ejemplo, se escucha una explosión al quemar hidrógeno). Su etimología proviene del prefijo griego έξω (exō, que significa "hacia afuera") y de la palabra griega θερμικός (thermikόs, que significa "térmico"). [1] El término exotérmico fue acuñado por primera vez por Marcellin Berthelot..

Lo opuesto a un proceso exotérmico es un proceso endotérmico , uno que absorbe energía generalmente en forma de calor. El concepto se aplica con frecuencia en las ciencias físicas a reacciones químicas en las que la energía del enlace químico se convierte en energía térmica (calor).

Dos tipos de reacciones químicas [ editar ]

Exotérmico y endotérmico describen dos tipos de reacciones químicas o sistemas que se encuentran en la naturaleza, de la siguiente manera:

Exotérmica [ editar ]

Después de una reacción exotérmica , se ha liberado más energía al entorno de la que se absorbió para iniciar y mantener la reacción. Un ejemplo sería la quema de una vela, en la que la suma de las calorías producidas por la combustión (que se encuentran al observar el calentamiento radiante del entorno y la luz visible producida, incluido el aumento de temperatura del combustible (cera) en sí, que el oxígeno convierte en CO 2 caliente y vapor de agua) excede el número de calorías absorbidas inicialmente al encender la llama y al mantenerse la llama (algo de energía se reabsorbe y se usa para derretir, luego vaporizar la cera, etc. pero es muy superior a la energía liberada en convertir el doble enlace relativamente débil del oxígeno [2] en enlaces más fuertes en CO 2y H 2 O).

Endotérmico [ editar ]

En una reacción o sistema endotérmico , la energía se toma del entorno en el curso de la reacción, generalmente impulsada por un aumento de entropía favorable en el sistema. Un ejemplo de reacción endotérmica es una compresa fría de primeros auxilios, en la que la reacción de dos productos químicos, o la disolución de uno en otro, requiere calorías del entorno, y la reacción enfría la bolsa y los alrededores al absorber calor de ellos. La producción de madera por fotosíntesis es un proceso endotérmico: los árboles absorben la energía radiante del sol y la utilizan en reacciones endotérmicas como separar CO 2 y H 2 O y recombinar los átomos para producir celulosa y otras sustancias químicas orgánicas, así como O 2. Posteriormente, la madera puede quemarse en una chimenea, liberando exotérmicamente la energía de O 2 [2] en forma de calor y luz a su entorno, por ejemplo, al interior de una casa.

Liberación de energía [ editar ]

Exotérmica se refiere a una transformación en la que un sistema cerrado libera energía (calor) al entorno, expresada por

Q <0 .

Cuando la transformación ocurre a presión constante y sin intercambio de energía eléctrica, el calor Q es igual al cambio de entalpía , es decir

∆H <0 , [3]

mientras que a volumen constante, de acuerdo con la primera ley de la termodinámica, es igual al cambio de energía interna, es decir

∆U = Q + 0 <0 .

En un sistema adiabático (es decir, un sistema que no intercambia calor con el entorno), un proceso de otro modo exotérmico da como resultado un aumento de la temperatura del sistema. [4] [ página necesaria ]

En las reacciones químicas exotérmicas, el calor liberado por la reacción toma la forma de energía electromagnética o energía cinética de moléculas. La transición de electrones de un nivel de energía cuántica a otro hace que se libere luz. Esta luz es equivalente en energía a la energía de estabilización de la energía de la reacción química, es decir, la energía de enlace. Esta luz que se libera puede ser absorbida por otras moléculas en solución para dar lugar a traslaciones y rotaciones moleculares, lo que da lugar a la comprensión clásica del calor. En una reacción exotérmica, la energía necesaria para iniciar la reacción es menor que la energía que se libera posteriormente, por lo que hay una liberación neta de energía.

Ejemplos [ editar ]

Una reacción de termita exotérmica que utiliza óxido de hierro (III). Las chispas que vuelan hacia el exterior son glóbulos de hierro fundido que arrastran humo a su paso.

Algunos ejemplos de procesos exotérmicos son: [5]

  • Combustión de combustibles como madera , carbón y petróleo / petróleo
  • La reacción de la termita [6]
  • La reacción de metales alcalinos y otros metales altamente electropositivos con agua.
  • Condensación de lluvia por vapor de agua
  • Mezcla de agua y ácidos fuertes o bases fuertes.
  • La reacción de ácidos y bases.
  • Deshidratación de carbohidratos por ácido sulfúrico.
  • El fraguado del cemento y el hormigón.
  • Algunas reacciones de polimerización como el fraguado de resina epoxi.
  • La reacción de la mayoría de los metales con halógenos u oxígeno.
  • Fusión nuclear en bombas de hidrógeno y en núcleos estelares (al hierro)
  • Fisión nuclear de elementos pesados
  • La reacción entre el zinc y el ácido clorhídrico.
  • Respiración (descomposición de la glucosa para liberar energía en las células)

Implicaciones para las reacciones químicas [ editar ]

Artículo principal: reacción exotérmica

Las reacciones químicas exotérmicas son generalmente más espontáneas que sus contrapartes, las reacciones endotérmicas .

En una reacción termoquímica que es exotérmica, el calor puede figurar entre los productos de la reacción.

Contraste entre terminología termodinámica y biológica [ editar ]

Debido a un accidente histórico, los estudiantes encuentran una fuente de posible confusión entre la terminología de la física y la biología. Mientras que los términos termodinámicos "exotérmico" y "endotérmico" se refieren respectivamente a procesos que emiten energía térmica y procesos que absorben energía térmica, en biología el sentido está efectivamente invertido. Los términos metabólicos " ectotérmico " y " endotérmico ", respectivamente, se refieren a organismos que dependen en gran medida del calor externo para alcanzar una temperatura de trabajo completa, ya organismos que producen calor desde el interior como factor principal para controlar su temperatura corporal.

Ver también [ editar ]

  • Calorimetría
  • Termodinámica química
  • Calorimetría diferencial de barrido
  • Endergónico
  • Reacción endergónica
  • Exergónico
  • Reacción exergónica
  • Reacción endotérmica

Referencias [ editar ]

  1. ^ Diccionario en línea "Puerta de la lengua griega" Archivado el 5 de diciembre de 2017 en la Wayback Machine . greek-language.gr
  2. ↑ a b Schmidt-Rohr, K. (2015). "Por qué las combinaciones son siempre exotérmicas, produciendo alrededor de 418 kJ por mol de O 2 ", J. Chem. Educ. 92 : 2094-2099. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jchemed.5b00333
  3. ^ Oxtoby, D. W; Gillis, HP, Butler, LJ (2015). Principios de la química moderna , Brooks Cole. pag. 617. ISBN  978-1305079113
  4. ^ Perrot, Pierre (1998). De la A a la Z de Termodinámica . Prensa de la Universidad de Oxford. ISBN 0-19-856552-6.
  5. ^ Exotérmica - Ejemplos endotérmicos Archivado 2006-09-01 en Wayback Machine . frostburg.edu
  6. ^ [1]

Enlaces externos [ editar ]

  • http://chemistry.about.com/b/a/184556.htm Observe reacciones exotérmicas en un experimento simple