La representación de una reacción química en forma de símbolos para los químicos involucrados en la reacción se conoce como ecuación química. Es un método para presentar una reacción química usando símbolos y fórmulas para las sustancias involucradas. Hay tres formas de hacer que la ecuación química sea más informativa.
- Describiendo los estados físicos de los reactivos y productos. Los sólidos se representan con ‘s’, los líquidos con ‘l’ y los gases con ‘g’. Las soluciones acuosas están representadas por ‘(aq)’.
- Describiendo las condiciones en las que ocurre la reacción. Si la reacción tiene lugar en presencia de un catalizador, por ejemplo, el símbolo o la fórmula del catalizador se escribe encima o debajo del signo de la flecha.
- Indicando los cambios de calor que se están produciendo durante la reacción. Una reacción exotérmica, por ejemplo, es aquella en la que se libera calor. Una reacción en la que se absorbe calor se conoce como reacción endotérmica.
Los cambios de calor que ocurren durante una reacción se analizan más adelante. Sobre la base de los cambios de calor, hay dos tipos de reacciones. Estas reacciones son reacciones exotérmicas y reacciones endotérmicas.
¿Qué es una reacción exotérmica?
Una reacción química que implica la liberación de energía en forma de calor o luz se conoce como reacción exotérmica. Cuando el carbono se quema en oxígeno para producir dirust de carbono, por ejemplo, se produce una gran cantidad de calor.
C+ O 2 → CO 2
(Carbono) (Oxígeno) (Dirust de carbono)
Dado que se produce calor durante la combustión de carbono en oxígeno, es una reacción exotérmica. En el lado de los productos de una ecuación, use «+Calor» o «+Energía de calor» o simplemente «+Energía» para indicar un proceso exotérmico.
Ejemplos de reacciones exotérmicas
- El metano es el principal componente del gas natural. Cuando se quema gas natural en presencia de oxígeno en el aire, se produce dirust de carbono y vapor de agua. También se produce una cantidad significativa de energía térmica. El siguiente es un ejemplo de cómo se podría expresar esto:
CH 4 + 2O 2 → CO 2 + 2H 2 O + Energía térmica
(Metano) (Oxígeno) (Dirust de carbono) (Agua)
Dado que se produce calor durante la combustión del gas natural, es una reacción exotérmica. Las reacciones exotérmicas caracterizan todas las reacciones de combustión. Por ejemplo, la combustión de combustibles como la madera, el carbón, el queroseno, la gasolina y el diésel son reacciones exotérmicas, ya que producen energía térmica. Las reacciones exotérmicas incluyen la combustión de alimentos, como la glucosa, en nuestro cuerpo durante la respiración. Esto se explica con más detalle.
- Para mantenernos vivos, necesitamos energía. Esta energía se deriva de los alimentos que consumimos. Los alimentos se descomponen en componentes más simples durante la digestión. Los carbohidratos de almidón se encuentran principalmente en comidas como el chapati, el pan, el arroz y las papas. Los carbohidratos de almidón se descomponen en un carbohidrato simple llamado glucosa durante la digestión. En un proceso conocido como respiración, esta glucosa se quema lentamente mezclándose con oxígeno en las células de nuestro cuerpo para producir energía. Esta energía también mantiene nuestros cuerpos calientes, entre otras cosas. Durante la respiración, la glucosa interactúa con el oxígeno en las células de nuestro cuerpo para producir dirust de carbono y agua, además de energía.
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + Energía
(Glucosa) (Oxígeno) (Dirust de carbono) (Agua)
- Dado que la energía se produce a lo largo del proceso de respiración, como se muestra en la reacción anterior, es un proceso exotérmico.
- Como se libera calor y energía lumínica durante la quema de un alambre de magnesio en el aire para generar rust de magnesio, se trata de una reacción exotérmica.
- Además, la energía térmica se libera durante la descomposición de los desechos vegetales en compost, este también es un proceso exotérmico.
Estas reacciones son los polos opuestos de las reacciones endotérmicas y se pueden escribir de la siguiente manera en una ecuación química:
Reactivos → Productos + Energía
Como resultado, es fácil ver cómo la cantidad neta de energía requerida para iniciar un proceso exotérmico es menor que la cantidad neta de energía liberada. La cantidad neta de energía térmica que pasa a través de un calorímetro, que es un instrumento utilizado para cuantificar el calor liberado por una reacción química, es igual al negativo del cambio de energía total del sistema.
Sin embargo, medir o incluso calcular el total absoluto de energía en un sistema químico es extremadamente desafiante. Como resultado, se mide el cambio de energía (también conocido como cambio de entalpía e indicado por la letra ΔH). La siguiente ecuación describe la relación entre el valor de ΔH y las energías de enlace de la reacción.
ΔH = (energía utilizada en la formación de enlaces que produce productos) – (energía liberada cuando se rompen los enlaces de los reactivos)
Como resultado, está claro que el cambio de entalpía para una reacción exotérmica siempre será negativo, es decir, ΔH < 0.
¿Qué es una reacción endotérmica?
Las reacciones endotérmicas se definen como aquellas en las que se absorbe calor. Cuando el nitrógeno y el oxígeno se calientan a alrededor de 3000 0 C, se combinan para generar monrust de nitrógeno y se absorbe una cantidad significativa de calor en el proceso.
N 2 + O 2 → 2NO
(Nitrógeno) (Oxígeno) (Monrust de nitrógeno)
Dado que se consume calor en la reacción entre el nitrógeno y el oxígeno para generar monrust de nitrógeno, es una reacción endotérmica. En el lado de los reactivos de una ecuación, escriba «+Calor» y «+Energía térmica» o simplemente «+Energía» para indicar una reacción endotérmica. Dentro de los motores de los automóviles, la reacción entre el nitrógeno y el oxígeno del aire produce monrust de nitrógeno. Para llevarse a cabo, todas las reacciones de descomposición requieren energía en forma de calor, luz o electricidad. Como resultado, todas las reacciones de descomposición son endotérmicas.
Ejemplos de reacciones endotérmicas
- Cuando se calienta el carbonato de calcio, por ejemplo, se descompone en rust de calcio y dirust de carbono.
CaCO 3 + Calor → CaO + CO 2
(Carbonato de calcio) (Rust de calcio) (Dirust de carbono)
- Dado que la energía térmica se absorbe en la descomposición del carbonato de calcio, es una reacción endotérmica.
- La reacción de la fotosíntesis es endotérmica. Esto se debe al hecho de que las plantas verdes absorben la energía solar durante el proceso de fotosíntesis.
- La electrólisis del agua produce hidrógeno y oxígeno, que es una reacción endotérmica. Esto se debe a que durante esta reacción se absorbe energía eléctrica. El hecho de que la energía pueda ser cedida o absorbida en reacciones químicas en forma de calor, luz o electricidad es obvio a partir de esta discusión.
La reacción endotérmica se puede escribir de la siguiente manera en una ecuación química:
Reactivos + Energía → Productos
Las reacciones endotérmicas son procesos químicos en los que los reactivos absorben calor del ambiente para producir productos. Estas reacciones provocan un efecto de enfriamiento al reducir la temperatura del entorno circundante. Los cubos de hielo absorben la energía térmica de su entorno y se derriten para generar agua líquida, que es un proceso endotérmico (no se rompen ni se forman enlaces químicos).
Cuando se rompe un enlace químico, normalmente se libera energía en el proceso. La creación de enlaces químicos también requiere un aporte de energía. La energía que se suministra o libera puede tomar muchas formas diferentes (como calor, luz y electricidad). Las reacciones endotérmicas se caracterizan por la creación de enlaces químicos como resultado de la absorción de calor del ambiente. Las reacciones exotérmicas, por otro lado, implican la liberación de energía térmica generada por la ruptura del enlace.
Las reacciones endotérmicas requieren la adición de energía externa, generalmente en forma de calor, para proceder. Dado que las reacciones endotérmicas absorben calor de su entorno, tienden a enfriarlo.
Las reacciones endotérmicas producen productos que tienen más energía que los reactivos, por lo que a menudo no son espontáneas. Como resultado, para una reacción endotérmica, el cambio de entalpía siempre es positivo.
El cambio de energía (también conocido como cambio de entalpía e indicado por la letra ΔH). Dado que se agrega calor al sistema a medida que los reactivos se convierten en productos en reacciones endotérmicas, el signo de la entalpía es positivo, es decir, ΔH > 0.
Diferencia entre reacciones exotérmicas y endotérmicas.
Las palabras ‘Endo’ y ‘Exo’, que significan ‘adentro’ y ‘afuera’, respectivamente, tienen raíces griegas. La principal diferencia entre las reacciones endotérmicas y exotérmicas, como sugieren sus nombres, es que las primeras absorben calor del entorno mientras que las segundas lo liberan.
Reacciones endotérmicas : el término «reacción endotérmica» se refiere a un proceso en el que un sistema absorbe energía en forma de calor de su entorno. La fotosíntesis, la evaporación de líquidos, el derretimiento del hielo, el hielo seco, el craqueo de alcanos, la descomposición térmica, el cloruro de amonio en el agua y muchos otros procesos endotérmicos son ejemplos.
Reacciones exotérmicas : lo opuesto a una reacción endotérmica es una reacción exotérmica. Libera energía a su entorno en forma de luz o calor. La neutralización, la quema de un químico, las reacciones del combustible, la deposición de hielo seco, la respiración, la solución de ácido sulfúrico en agua y muchos otros procesos son ejemplos.
La siguiente tabla da la diferencia entre reacciones endotérmicas y exotérmicas:
| Reacción exotérmica | Reacción endotérmica |
| Una reacción que libera calor como un tipo de energía del sistema. | Una reacción en la que el sistema absorbe energía en forma de calor de su entorno. |
| La energía del sistema se libera al medio ambiente. | La energía del entorno se absorbe en la reacción. |
| El calor, la electricidad, la luz y el sonido se liberan como un tipo de energía. | El calor se libera como un tipo de energía. |
| Los ejemplos incluyen la oxidación del hierro, la sedimentación, los enlaces químicos, las explosiones y la fisión nuclear. | Los ejemplos incluyen el derretimiento del hielo, la evaporación, la cocción, las moléculas de gas y la fotosíntesis. |
Ejemplos de preguntas
Pregunta 1: ¿Qué hace que la respiración sea una reacción exotérmica?
Responder:
Durante la respiración, la glucosa interactúa con el oxígeno en las células de nuestro cuerpo para producir dirust de carbono y agua, además de energía.
C 6 H 12 O 6 + 6O 2 → 6CO 2 + 6H 2 O + Energía
(Glucosa) (Oxígeno) (Dirust de carbono) (Agua)
Dado que la energía se produce a lo largo del proceso de respiración, como se muestra en la reacción anterior, es un proceso exotérmico.
Pregunta 2: ¿Por qué aumenta la temperatura de la reacción de neutralización?
Responder:
Cuando la temperatura de un sistema aumenta debido a la transferencia de calor, se denomina proceso exotérmico. Dado que los procesos de neutralización suelen ser exotérmicos, este calor se libera al medio ambiente y, por lo tanto, aumenta la temperatura de la reacción de neutralización.
Pregunta 3. ¿Qué criterios usamos para determinar si una reacción es endotérmica o exotérmica?
Responder:
Una reacción química que implica la liberación de energía en forma de calor o luz se conoce como reacción exotérmica.
Ejemplo: cuando el carbono reacciona con el oxígeno, produce dirust de carbono y energía térmica.
C+ O 2 → CO 2 + Calor
Una reacción química que implica la absorción de energía en forma de calor o luz se conoce como reacción endotérmica.
Ejemplos: El gas rust nítrico se genera cuando el nitrógeno y el oxígeno se calientan a una temperatura específica de alrededor de 3000 0 C.
N 2 + O 2 + Calor → 2NO
Puede verse que en las reacciones exotérmicas se libera calor mientras que en las reacciones endotérmicas se requiere calor; esto ayuda a determinar rápidamente el tipo de reacción.
Pregunta 4: ¿El cambio de entalpía es positivo o negativo en una reacción endotérmica?
Responder:
Dado que en una reacción endotérmica, el calor se agrega al sistema a medida que los reactivos se convierten en productos, el signo de la entalpía es positivo.
Pregunta 5: Nombre cualquier proceso natural que sea una reacción endotérmica.
Responder:
El proceso de fotosíntesis es una reacción endotérmica. Esto se debe al hecho de que las plantas verdes absorben la energía solar durante el proceso de fotosíntesis.