Reacciones endergónicas, exergónicas, exotérmicas y endotérmicas | Khan Academy en Español

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6 Dec 201514:47

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

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🔥 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.

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🔧 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.

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🌡 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

Exotérmico se refiere a una reacción química que libera calor. Es un concepto clave en el video, ya que ilustra cómo la energía se transfiere de un sistema a otro. En el script, se utiliza para explicar que en una reacción exotérmica, hay una disminución en la entalpía, lo que indica que se está liberando calor y, por lo tanto, el cambio en la entalpía (ΔH) es negativo.

💡entalpía

Entalpía es una medida de la energía térmica de un sistema en un estado determinado. En el video, se relaciona con la cantidad de calor absorbido o liberado en una reacción química. Se menciona que un cambio negativo en la entalpía indica la liberación de calor, lo cual es fundamental para entender las reacciones exotérmicas.

💡endotérmico

Endotérmico describe una reacción química que absorbe calor del entorno. En el video, se utiliza para contrastar con las reacciones exotérmicas y se explica que en una reacción endotérmica, la entalpía después de la reacción es más alta que antes, lo que implica que ΔH es positivo y se absorbe calor.

💡exergónico

Exergónico se refiere a una reacción que libera energía en forma de trabajo. En el video, se discute cómo una reacción exergónica implica que hay menos energía en forma de trabajo después de la reacción que antes, lo que indica que ΔG (cambio en la energía libre de Gibbs) es negativo, y por lo tanto, la reacción es espontánea.

💡endergónico

Endergónico es el opuesto de exergónico, y se refiere a una reacción que absorbe energía en forma de trabajo. En el video, se utiliza para describir reacciones que no son espontáneas, ya que después de la reacción hay más energía en forma de trabajo en el sistema, lo que resulta en un ΔG positivo.

💡energía libre de Gibbs

Energía libre de Gibbs es una medida de la tendencia de una reacción a ocurrir espontáneamente. En el video, se presenta la fórmula de ΔG (cambio en la energía libre de Gibbs) como ΔH - TΔS, donde ΔH es el cambio en entalpía, T es la temperatura y ΔS es el cambio en entropía. Esta fórmula es crucial para determinar si una reacción es espontánea o no.

💡entropía

Entropía es una medida de la desorden o la cantidad de estados microscópicos posibles en un sistema. En el video, se discute cómo el cambio en entropía (ΔS) afecta la energía libre de Gibbs y, por ende, la espontaneidad de una reacción. Se menciona que un aumento en la entropía (ΔS > 0) puede hacer que una reacción sea más probable.

💡presión constante

La presión constante es una condición que se menciona en el video para describir las circunstancias bajo las cuales se miden cambios en la entalpía y la energía libre de Gibbs. Es importante para entender cómo la energía se comporta en reacciones químicas y cómo se calcula ΔG en tales condiciones.

💡espontaneidad

Espontaneidad se refiere a la tendencia natural de una reacción a ocurrir sin la necesidad de una fuente externa de energía. En el video, se discute cómo factores como la entalpía, la entropía y la temperatura afectan la espontaneidad de una reacción, y se da ejemplos de reacciones que son espontáneas o no en diferentes condiciones.

💡energía cinética

Energía cinética es la energía que un objeto posee debido al movimiento. En el video, se relaciona con la temperatura y se utiliza para explicar cómo la energía cinética de las moléculas puede influir en la ocurrencia de reacciones químicas, especialmente en reacciones que absorben calor y son espontáneas a altas temperaturas.

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.