Sistemas y cambios de energía en las reacciones químicas

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Casi todas las reacciones químicas absorben o liberan energía, por lo general en forma de calor. El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a diferentes temperaturas. Con frecuencia se habla de flujo de calor de un objeto caliente a uno frío. La termoquímica, es el estudio de los cambios de calor en las reacciones químicas.

Para estudiar los cambios de energía en las reacciones químicas se debe definir al sistema, o la parte específica del universo que es de interés. Los alrededores, son el resto del universo externo al sistema.

El sistema puede clasificarse como sigue. Un sistema abierto, puede intercambiar masa y energía, generalmente en forma de calor, con los alrededores. Por ejemplo, en la figura se observa un recipiente abierto con agua, que puede perder vapor de agua y recibir calor a través del vidrio. Si a ese recipiente se le pone un tapón, el vapor de agua ya no podrá escapar, pero el sistema seguirá intercambiando calor con los alrededores. Este sistema se considera cerrado, ya que permite la transferencia de energía (calor) pero no de masa. Si al recipiente cerrado se le coloca un aislante, se tendrá un sistema aislado, que impide la transferencia de masa y energía.

Cuando un sistema libera gran cantidad de calor (como es la formación de agua a partir de oxígeno e hidrógeno gaseosos), es el alrededor quien debe ganar esta energía. Esta reacción es un ejemplo de proceso exotérmico, que es cualquier proceso que cede calor; es decir, que transfiere energía térmica hacia los alrededores.

Cuando un sistema necesita calor para llevarse adelante (como es la descomposición del óxido de mercurio en mercurio líquido y oxígeno gaseoso), los alrededores son quienes proveen esta energía. Este tipo de reacción se conoce como proceso endotérmico (los alrededores suministran calor al sistema).

En las reacciones exotérmicos, la energía total de los productos es menor que la energía total de los reactivos. La diferencia es el calor suministrado por el sistema a los alrededores. En las reacciones endotérmicas ocurre al revés. Aquí, la diferencia entre la energía de los productos y la energía de los reactivos es igual al calor suministrado por los alrededores.



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