Reacciones químicas que absorben calor

Contenidos
  1. Reacciones químicas geniales
  2. ¿Qué tipos de reacciones absorben y liberan calor?
  3. ¿Qué es una reacción química que absorbe calor?
    1. Una reacción que absorbe energía en forma de calor
    2. Endotérmico Exotérmico
    3. Reacción endotérmica

Reacciones químicas geniales

Este vídeo explora las implicaciones energéticas del cambio químico. Puede utilizarse como complemento de la investigación "Cambio químico, exotérmico y endotérmico" o por sí solo para introducir una lección o ampliar el aprendizaje de los alumnos.

¿Por qué algunas reacciones químicas liberan grandes cantidades de energía, mientras que otras la absorben? En una reacción química, el principal cambio que se produce está relacionado con la forma en que los átomos están conectados (o enlazados) entre sí. Para cambiar esas conexiones, hay que romper enlaces y formar otros nuevos. Veamos cómo se transfiere la energía en estas reacciones.

Para entenderlo, pensemos en la reacción química entre el vinagre y el bicarbonato. Así es, el clásico experimento del volcán de bicarbonato. La reacción química en la que se basa este experimento favorito de las ferias de ciencias implica bicarbonato sódico -también conocido como bicarbonato de sodio por los químicos- y vinagre, también conocido como ácido acético.

Estos compuestos reaccionan para formar las moléculas acetato de sodio, agua y dióxido de carbono. El bicarbonato y el vinagre se denominan reactivos. El acetato de sodio, el agua y el dióxido de carbono que se forman se denominan productos.

¿Qué tipos de reacciones absorben y liberan calor?

A Las reacciones exotérmicas liberan calor y las endotérmicas lo absorben.

¿Qué es una reacción química que absorbe calor?

Las reacciones endotérmicas son reacciones químicas que toman calor del entorno.

Una reacción que absorbe energía en forma de calor

Las reacciones endotérmicas y exotérmicas pueden considerarse como reacciones en las que la energía es un reactivo o un producto. Las reacciones endotérmicas requieren energía, por lo que la energía es un reactivo. El calor fluye del entorno al sistema (mezcla de reacción) y la energía del sistema aumenta. En una reacción exotérmica, el calor se libera (se considera un producto) y la energía del sistema disminuye.

En un proceso endotérmico, el sistema gana calor del entorno, por lo que la temperatura del entorno disminuye (se enfría). Una reacción química es exotérmica si el sistema libera calor al entorno. Como el entorno recibe calor del sistema, la temperatura del entorno aumenta.

Reacción endotérmica: Cuando \(1 \: \text{mol}\) de carbonato de calcio se descompone en \(1 \: \text{mol}\) de óxido de calcio y \(1 \: \text{mol}\) de dióxido de carbono, se absorbe \(177,8 \: \text{kJ}\) de calor. Dado que el calor es absorbido por el sistema, el \(177,8 \: \text{kJ}\) se escribe como reactivo.

Endotérmico Exotérmico

Por tanto, la altura a superar para que se produzca esta reacción (la energía de activación) es irrelevante. Igualmente es irrelevante si esta energía fue invertida por el calor (por ejemplo, mechero Bunsen/fuego, como en el tostado de metales), la luz (láser, UV; como en las fotocelaciones), la adición/eliminación de electrones (electroquímica, reacciones redox), etc.

Si busca energía de activación en Internet, encontrará ejemplos extraños, como encender una vela con una cerilla. Esto no explica realmente la energía de activación. La energía de activación es necesaria para todas las reacciones, no sólo para "iniciar la reacción". En el ejemplo de la vela, la reacción de combustión sigue necesitando una energía de activación después de encender la vela. Sin embargo, la temperatura del sistema es lo suficientemente alta como para que esté disponible.

Lo que ocurre en general es que la mezcla de reacción ya tiene suficiente energía (no es necesario aportarla desde el exterior). Sólo hay que esperar el tiempo suficiente para que las moléculas con una energía cinética especialmente alta choquen. Eso significa que, normalmente, la gran mayoría de las colisiones no da lugar a una reacción.

Reacción endotérmica

La materia que experimenta reacciones químicas y cambios físicos puede liberar o absorber calor. Un cambio que libera calor se denomina proceso exotérmico. Por ejemplo, la reacción de combustión que se produce al utilizar un soplete oxiacetilénico es un proceso exotérmico; este proceso también libera energía en forma de luz, como demuestra la llama del soplete (véase la figura siguiente). Una reacción o cambio que absorbe calor es un proceso endotérmico. Una compresa fría utilizada para tratar las distensiones musculares es un ejemplo de proceso endotérmico. Cuando las sustancias de la compresa fría (agua y una sal como el nitrato de amonio) se juntan, el proceso resultante absorbe calor, dando lugar a la sensación de frío.

(a) Un soplete oxiacetilénico produce calor por la combustión de acetileno en oxígeno. La energía liberada por esta reacción exotérmica calienta y luego funde el metal que se está cortando. Las chispas son pequeños trozos de metal fundido que salen despedidos. (b) Una compresa fría utiliza un proceso endotérmico para crear la sensación de frío. (crédito a: modificación de la obra de "Skatebiker"/Wikimedia commons)

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