Reacciones endergónicas, exergónicas, exotérmicas y endotérmicas | Khan Academy en Español
Summary
TLDREl guion explora conceptos de energía en reacciones químicas, diferenciando entre exotérmico y endotérmico, y exergónico y endergónico. Expone que reacciones exotérmicas liberan calor y son espontáneas si aumentan la entropía, mientras que endotérmicas absorben calor y su espontaneidad depende de la temperatura y la entropía. La energía libre de Gibbs (ΔG) es clave para determinar si una reacción es espontánea, relacionando el cambio en entalpía (ΔH) con el cambio en entropía (ΔS) y la temperatura. Ejemplos ilustran cómo la temperatura y la entropía afectan la probabilidad de que una reacción ocurra en una dirección u otra.
Takeaways
- 🔥 La palabra 'exotérmico' se refiere a una reacción que libera calor, implicando un cambio negativo en la entalpía (ΔH < 0).
- 🌡️ El término 'endotérmico' indica una reacción que absorbe calor, lo que resulta en un aumento de la entalpía después de la reacción (ΔH > 0).
- 🛠️ 'Exergónico' describe una reacción que libera energía en forma de trabajo, mientras que 'endergónico' se refiere a una reacción que absorbe energía para realizar trabajo.
- 📚 La energía libre de Gibbs (ΔG) es una medida de si una reacción es espontánea, considerando cambios en entalpía y entropía a temperatura constante.
- ✂️ La fórmula para el cambio en la energía libre de Gibbs es ΔG = ΔH - TΔS, donde T es la temperatura en Kelvin y ΔS es el cambio en entropía.
- 🔄 Una reacción exergónica con ΔG < 0 es considerada espontánea, ya que libera energía en forma de trabajo.
- 🔄 Una reacción endergónica con ΔG > 0 no es espontánea, ya que requiere la absorción de energía en forma de trabajo.
- 🌡️ La temperatura juega un papel crucial en la espontaneidad de las reacciones, afectando la relación entre entalpía, entropía y la energía libre de Gibbs.
- 🤔 A altas temperaturas, las reacciones que absorben calor pueden ser espontáneas si aumentan la entropía suficientemente.
- 🔄 En reacciones exotérmicas y exergónicas, la energía se libera tanto en forma de calor como de trabajo, y usualmente son espontáneas.
- 🔄 En reacciones endotérmicas y endergónicas, la energía se absorbe, y a menos que la entropía aumente significativamente, las reacciones no son espontáneas.
Q & A
¿Qué significa la palabra 'exotérmico' en el contexto de las reacciones químicas?
-La palabra 'exotérmico' se refiere a una reacción química que libera calor. Esto se debe a que la entalpía (cambio en la energía térmica) es negativa, lo que indica que hay menos energía térmica después de la reacción que antes.
¿Cómo se relaciona el cambio en entalpía con la cantidad de calor absorbido o liberado en una reacción química?
-El cambio en entalpía (ΔH) puede verse como la cantidad de calor que se absorbe o se libera durante una reacción química. Un cambio negativo en la entalpía indica que se está liberando calor, mientras que un cambio positivo indica que se está absorbiendo calor.
¿Qué prefijo tiene la palabra 'endotérmico' y qué significa?
-La palabra 'endotérmico' tiene el prefijo 'endo', que significa que es un proceso que absorbe calor. Esto implica que la entalpía después de la reacción es más alta que antes de la reacción.
¿Qué es una reacción exergónica y cómo se relaciona con la energía en forma de trabajo?
-Una reacción exergónica es aquella que libera energía en forma de trabajo. La palabra proviene de 'ergonómico', que significa que es bueno para el trabajo. En términos químicos, una reacción exergónica tiene un cambio en la energía libre de Gibbs (ΔG) menor que cero, lo que indica que la reacción es espontánea y libera energía.
¿Qué es una reacción endergónica y cómo se relaciona con la energía en forma de trabajo?
-Una reacción endergónica es aquella que absorbe energía en forma de trabajo. Esto significa que la reacción requiere energía para ocurrir y, en general, tiene un cambio en la energía libre de Gibbs (ΔG) mayor que cero, lo que indica que no es espontánea.
¿Cómo se define la energía libre de Gibbs y cómo se relaciona con la espontaneidad de una reacción?
-La energía libre de Gibbs (ΔG) se define como el cambio en la entalpía (ΔH) menos la temperatura multiplicado por el cambio en la entropía (ΔS). Si ΔG es menor que cero, la reacción es espontánea, y si es mayor que cero, la reacción no es espontánea.
¿Qué es la entropía y cómo se relaciona con la energía cinética y el potencial entre moléculas?
-La entropía es una medida de la desorden en un sistema. A nivel microscópico, se relaciona con la energía cinética (movimiento) y la energía potencial entre las moléculas. Una mayor entropía indica más desorden y una distribución más dispersa de energía.
¿Por qué una reacción exotérmica puede ser espontánea si libera energía y aumenta la entropía?
-Una reacción exotérmica es espontánea si libera energía y aumenta la entropía porque, según la fórmula de la energía libre de Gibbs, la suma de un cambio negativo en entalpía y un cambio positivo en entropía (multiplicado por la temperatura) resulta en un ΔG negativo, lo que indica espontaneidad.
¿Por qué una reacción endergónica puede ser espontánea a altas temperaturas a pesar de absorber calor?
-Aunque una reacción endergónica absorbe calor, puede ser espontánea a altas temperaturas si el aumento en entropía es suficientemente grande para que el término de entropía en la fórmula de la energía libre de Gibbs supere el cambio en entalpía, resultando en un ΔG negativo.
¿Cómo se relaciona la temperatura con la espontaneidad de una reacción química?
-La temperatura es un factor crítico en la espontaneidad de una reacción química. A temperaturas más altas, la entropía adquiere más importancia y puede compensar un cambio positivo en entalpía, haciendo que una reacción endergónica sea espontánea. A temperaturas bajas, la entropía tiene menos influencia y la espontaneidad depende más del cambio en entalpía.
¿Por qué una reacción que absorbe calor y reduce la entropía no es espontánea?
-Una reacción que absorbe calor y reduce la entropía no es espontánea porque, según la fórmula de la energía libre de Gibbs, el cambio en entalpía positivo y el cambio en entropía negativo (multiplicado por la temperatura) resultan en un ΔG positivo, lo que indica que la reacción no es espontánea.
Outlines
🔥 Reacciones Exotérmicas y Endotérmicas
El primer párrafo introduce el concepto de reacciones exotérmicas y endotérmicas, que se relacionan con la liberación o absorción de energía. Las reacciones exotérmicas liberan calor, mientras que las endotérmicas absorben calor. Se explica que un cambio negativo en entalpía indica la liberación de calor, y se relaciona con una disminución en el contenido de calor después de la reacción. Además, se menciona que la entalpía puede verse como el contenido de calor y cómo un cambio en ella afecta la espontaneidad de la reacción.
🔧 Exergónicas y Endergónicas: Energía en Trabajo
El segundo párrafo explora las reacciones exergónicas y endergónicas, que se refieren a la liberación o absorción de energía en forma de trabajo. Se describe que una reacción exergónica es aquella que libera energía en forma de trabajo, lo que implica que el sistema tiene menos energía de trabajo después de la reacción. En contraste, una reacción endergónica absorbe energía de trabajo. Se introduce la fórmula para la energía libre de Gibbs (ΔG), que relaciona el cambio en entalpía (ΔH), la temperatura y el cambio en entropía (ΔS), y cómo esto afecta la capacidad de una reacción para generar trabajo.
🌡 Análisis de Escenarios Químicos y Espontaneidad
El tercer párrafo analiza diferentes escenarios químicos, donde se aplican los conceptos de reacciones exotérmicas, exergónicas, endotérmicas y endergónicas. Se discuten casos específicos, como la espontaneidad de reacciones que liberan o absorben calor y energía de trabajo, y cómo factores como la temperatura y la entropía influyen en la probabilidad de que una reacción ocurra. Se destaca cómo, a pesar de que algunas reacciones absorben calor, pueden ser espontáneas debido a la alta energía cinética de las moléculas a altas temperaturas, lo que lleva a un aumento en la entropía y hace que la reacción sea favorable.
Mindmap
Keywords
💡exotérmico
💡entalpía
💡endotérmico
💡exergónico
💡endergónico
💡energía libre de Gibbs
💡entropía
💡presión constante
💡espontaneidad
💡energía cinética
Highlights
La palabra 'exotérmico' se refiere a una reacción que libera calor, y se asocia con un cambio en la entalpía negativo.
El cambio en la entalpía negativo indica una liberación de calor, lo que es equivalente a una disminución en el contenido de calor después de la reacción.
La palabra 'endotérmico' implica que una reacción absorbe calor, lo que resulta en una entalpía después de la reacción que es mayor que antes de la reacción.
La raíz 'ergon' en 'exergónico' y 'endergónico' se refiere al trabajo, donde 'exergónico' significa liberar energía en forma de trabajo.
Las reacciones 'endergónicas' absorben energía en forma de trabajo, lo que implica un aumento en la energía de trabajo después de la reacción.
La energía libre de Gibbs (ΔG) es una medida de la energía que puede ser utilizada para generar trabajo y está relacionada con el cambio en entalpía y entropía.
La fórmula para el cambio en la energía libre de Gibbs es ΔG = ΔH - TΔS, donde ΔH es el cambio en entalpía, T es la temperatura y ΔS es el cambio en entropía.
Una reacción espontánea tiene un ΔG menor que cero, lo que indica que libera energía en forma de trabajo.
Las reacciones no espontáneas tienen un ΔG mayor que cero, lo que sugiere que absorben energía en forma de trabajo.
Una reacción exotérmica con un ΔH negativo y un aumento en entropía (ΔS mayor que 0) es espontánea si la temperatura es la temperatura absoluta en Kelvin.
La entropía es un factor crucial en la espontaneidad de una reacción, especialmente a altas temperaturas, donde puede influir en el ΔG.
Una reacción que absorbe calor (endergónica) puede ser espontánea a altas temperaturas debido a la alta energía cinética de las moléculas.
La probabilidad de que una reacción ocurra en un sentido opuesto disminuye si se requiere una configuración específica de moléculas para liberar energía.
Una reacción que es exotérmica pero no espontánea sugiere que está reduciendo la entropía del universo, lo cual es menos probable a altas temperaturas.
La temperatura afecta la probabilidad de que ocurra una reacción en un sentido u otro; a bajas temperaturas, la entropía tiene menos influencia en la espontaneidad.
Las reacciones que necesitan calor (endergónicas y endotérmicas) y disminuyen la entropía no son espontáneas, ya que requieren una organización específica de moléculas para ocurrir.
La espontaneidad de una reacción también puede entenderse a través de la probabilidad de que las moléculas colisionen de forma que aumenten la entropía.
La temperatura constante de una reacción implica que el calor se disipa y se absorbe fuera del sistema, manteniendo la temperatura estable.
Transcripts
tenemos algunas palabras aquí que nos
hablan de las diferentes reacciones nos
dicen Si absorben o liberan diferentes
tipos de energía vemos la primera
palabra
exotérmico la raíz de la palabra es
termos que se refiere a calentar y esta
palabra significa una reacción que
libera
calor
libera
calor y una manera de pensar en ello si
estás pensando en pres constantes un
cambio en la entalpía puede ser visto
como la cantidad de calor que se absorbe
o se libera Así que un cambio negativo
en la entalpía significa que se está
liberando calor una forma de pensar en
ello Si vemos a la entalpía como el
contenido de calor hay menor contenido
de calor después de la reacción que
antes lo que significa que se está
liberando calor lo que significa que el
cambio en la entalpía va a ser menor que
cero por lo tanto todo esto significa lo
mismo bueno Esto es lo mismo que liberar
calor si la presión es
constante
presión
[Música]
constante Ahora basándonos en esa lógica
qué crees que significa esta palabra
endotérmico bueno endotérmico tiene la
misma raíz termos y ahora su prefijo es
Endo por lo que este es un proceso que
absorbe calor ABS
sorbe
calor o si estás pensando en tener una
presión constante se puede decir que la
entalpía después de la reacción va a ser
más alta que la entalpía antes de la
reacción Así que su Delta H va a ser
mayor que oer muy bien Ahora echemos un
vistazo a estos dos conceptos
exergónico y
endergónico vemos exergónico la raíz
aquí es ergon Y puede que no estés tan
familiarizado con esta raíz como podrías
estarlo con termos pero es posible que
hayas oído la palabra ergonómico puede
que hayas escuchado a alguien decir este
escritorio es ergonómico eso significa
que es un escritorio que es bueno para
trabajar en él o decir esta es una silla
ergonómica y ergon viene del griego y
significa trabajo por lo tanto una
reacción exergónica es aquella que
libera energía en forma de trabajo o al
menos eso es lo que implica la palabra
libera energía en forma de
trabajo
libera
energía
en
forma
de
trabajo Y
endergónico utilizando la misma lógica
va a absorber la energía en forma de
trabajo o utilizar la energía en forma
de
trabajo o
utilizar la
energía
en
forma
de
tra
bajo ahora una de las propiedades que
podemos utilizar para pensar acerca de
la energía que puede ser utilizada para
generar trabajo es la energía libre de
gibs y la fórmula para la energía libre
de gibs si estamos pensando en que el
sistema está a presión y temperatura
constantes a presión
[Música]
y
temperatura
temperatura
constante la fórmula para la energía
libre de gips o Incluso se puede ver
como una definición de la energía libre
de
gibs el cambio en la energía libre de
gibs es igual
a el cambio en la
entalpía
menos la
temperatura multiplicado por el cambio
en la entropía Y si esto te parece
completamente extraño Te invito a ver el
video sobre energía libre de de gips y
la razón por la que esto está
relacionado con la energía en forma de
trabajo Es que esto me dice si estoy
absorbiendo o liberando calor y estoy
restando la entropía que es la energía
que se añade al desorden del universo y
lo que queda es la energía que puedo
utilizar para generar trabajo esa es una
manera de pensar en
ello por lo que se puede ver que aquí se
relacionan la energía en forma de
trabajo con el cambio en lental
por lo tanto
exergónico es algo que libera energía en
forma de trabajo Se podría decir que
tiene menos energía en forma de trabajo
después de la reacción que antes de la
reacción su Delta G va a ser menor que
cero y estas reacciones que liberan
energía en forma de trabajo son
consideradas como
espontáneas estas de aquí las que
absorben la energía en forma de trabajo
van a tener más energía en forma de
trabajo en el sistema después de la
reacción que antes por lo que su Delta G
va a ser mayor que cero y decimos que
estas no son
espontáneas ahora que tenemos las
definiciones Y tenemos una manera De
relacionar estas variables echemos un
vistazo a estos diferentes escenarios de
las reacciones que son exotérmicas y
exergónicas o exotérmicas y endergónicas
y ver por qué tienen sentido de manera
intuitiva esta primera reacción es
exotérmica su Delta H es menor que cero
Eso significa que tiene menos entalpía
después de la reacción que antes lo que
significa que libera calor puedes ver
aquí que se está liberando calor y de
dónde vino esa
energía Pues cuando se une en esta nueva
configuración los electrones son capaces
de ir a Estados de energía menores y
liberar esa energía y el calor si
pensamos a una escala
microscópica es algo que aumenta la
temperatura al menos localmente lo que
implica la transferencia de energía
cinética a estas moléculas Recuerda que
cuando hablamos de calor o temperatura
pensamos en estas variables a nivel
Macro pero a nivel microscópico estamos
hablando de la energía cinética y la
energía potencial entre otras Así que lo
que ocurre es que estos electrones
cuando adoptan una nueva configuración
van a liberar energía que se puede
transferir a las moléculas individuales
Así que se ha liberado energía y también
hay un aumento en la entropía tenemos
más entropía después de la reacción que
antes de la reacción tenemos más objetos
aquí hay más estados en los que podrían
estar y se están moviendo más rápido así
que si aplicamos esta fórmula Esto va a
ser menor que C o Delta s va a ser mayor
que 0 la temperatura que va a ser la
temperatura absoluta en Kelvin siempre
va a ser positiva por lo que este
término va a ser positivo y un negativo
menos un positivo nos va a dar un
negativo así que nuestro Delta G va a
ser menor que cer y vemos que esta es
espontánea esta reacción va a avanzar de
izquierda a derecha y tiene sentido
libera energía a los electrones les
gusta se crea un estado más desordenado
otra forma de pensar en ello es tratar
que la reacción se lleve a cabo en el
otro sentido tendríamos que conseguir un
poco de energía para que los electrones
puedan llegar a un estado de energía más
alto cuando forman estos nuevos enlaces
tendríamos que conseguir que estos
cuatro componentes se junten de una
manera determinada eso parece mucho
menos probable que suceda que ir de
izquierda a
derecha ahora vamos a pensar en una
reacción que absorbe calor y esto parece
ir en contra de nuestra intuición
absorbe el calor y va a ser espontánea
Va a ser
exergónica Va a llevarse a cabo
espontáneamente Así que Delta H Es mayor
que cero por lo que para poder suceder
absorbe calor Así que tengo estas dos
moléculas con estos diferentes
Constituyentes
y están a punto de colisionar y decimos
que la temperatura es alta si la
temperatura fuera baja esto podría no
ser espontáneo pero si la temperatura es
lo suficientemente alta sí será
espontáneo a una temperatura alta visto
a un nivel microscópico observamos que
estas moléculas tienen una muy alta
energía cinética y van a chocar entre sí
muy rápido van a chocar entre sí tan
rápido que van a formar todas estas
otras
partículas Así que la entropía neta
aumenta y los electrones están en un
estado de energía más alto para poder
formar estas estructuras por lo que
tuvieron que absorber la energía térmica
y podríamos llamarlo calor pero cuando
hablamos de calor a un nivel
microscópico estamos hablando de la
energía cinética de estas moléculas Pero
de dónde vino esa energía bueno vino de
la energía cinética de las moléculas
tenían una cierta energía cinética antes
pero algo de esa energía se pierde
cuando las moléculas adoptan
configuraciones diferentes Y si todavía
no entiendes muy bien Esto piensa en
tratar de llevar a cabo la reacción en
sentido opuesto trata de hacer que estos
cuatro componentes estén juntos en el
momento adecuado Aún estando juntos de
la forma correcta sus electrones pueden
llegar a una configuración tal que
liberen energía pero Esto está
sucediendo a muy alta temperatura Este
es un sistema muy muy caótico no va a ir
de derecha a izquierda va a ir de
izquierda a derecha cuando la reacción
Es realmente caótica y las cosas están
chocando a gran velocidad es más
probable que vaya en la dirección de
mayor entropía así que esta reacción es
espontánea a pesar de que absorbe calor
y si no se está drenando el calor a
nivel local la temperatura alrededor de
estas moléculas va a bajar pero estamos
a una temperatura constante en esta
reacción por lo que se puede suponer que
a un nivel Macro esa temperatura se
disipa y se absorbe fuera del sistema de
alguna manera ahora echemos un vistazo a
esta configuración es exotérmica de modo
que Delta H es menor que cero menos
entalpía después de la reacción que
antes por lo que está liberando calor
pero no es espontánea y no es espontánea
porque está reduciendo la entropía del
universo y la entropía es importante
porque la temperatura en esta reacción
es alta una forma de ver esta ecuación
Es que la entropía no tiene importancia
cuando la temperatura es baja la
temperatura está reduciendo
considerablemente la entropía Pero
cuando la temperatura es alta la
entropía comienza a tomar importancia
esta variable comienza a ser de suma
importancia así que aquí debido a que
entropía es negativa esta reacción no va
a suceder Así que si estas moléculas se
estuvieran acercando muy lentamente sus
electrones Se podrían configurar en la
manera correcta para que puedan llegar a
un estado de energía más bajo y liberar
energía pero en realidad están pasando
una al lado de la otra tan rápido que no
van a tener la oportunidad de hacer eso
y si pensamos en la reacción en el otro
sentido es mucho más probable que suceda
si tenemos un montón de moléculas
diatómicas van a chocar entre sí tan
rápido que se van a deshacer y sus
componentes quedarán fuera de estas
moléculas diatómicas O al menos por la
forma en que la dibujé parece que es una
molécula diatómica y podrían absorber
parte de esa energía cinética al hacerlo
para poder ir de derecha a izquierda y
eso es más probable que ocurra Así que
si la reacción va de izquierda a derecha
no es espontánea porque la entropía
realmente tiene importancia cuando
estamos a esta alta temperatura y
finalmente este tipo de reacción es muy
intuitiva tenemos una reacción que
necesita calor que necesita energía
térmica tiene una disminución en la
entropía Y definitivamente no va a ser
espontánea así que este es mayor que
cer0 este es menor que cer pero lo
estamos restando así que todo este
término Es mayor que 0 por lo que este
Delta G va a ser mayor que 0 este Delta
G va a ser mayor que cer y tiene sentido
tenemos estas dos moléculas que tenemos
que juntar de la manera correcta
necesitan calor con el fin de que esta
reacción proceda para poder excitar a
los electrones y que pasen a un estado
de energía mayor para poder unirse en
este enlace que es menos estable Por qué
harían eso es mucho más probable que la
reacción ocurra de esta manera si
tenemos un montón de estas moléculas
Todas se están golpeando entre sí llegan
a una configuración Más estable y hay
menos entropía cuando se separan que
cuando se quedan juntas así que su Delta
G Es mayor que cer esta reacción es
endergónica y endotérmica Y por supuesto
en esta El delta G Es mayor que oer y a
pesar de que aquí se libera energía el
sistema es tan caótico que no van a
poder hacer eso y es mucho más probable
que vaya en la dirección que aumente la
entropía por lo que esta reacción
tampoco es espontánea
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