Termoquímica: El Calor de las Reacciones

La termoquímica estudia los intercambios de energía, principalmente en forma de calor, en las reacciones químicas. La entalpía ($Delta H$) es el calor intercambiado a presión constante.

Reacción Exotérmica: Libera calor, $\Delta H < 0$.
Reacción Endotérmica: Absorbe calor, $\Delta H > 0$.

La Ley de Hess establece que el cambio de entalpía total de una reacción es independiente del camino seguido, solo depende de los estados inicial y final.

La espontaneidad de una reacción no solo depende de la entalpía, sino también del cambio en el desorden, o entropía ($Delta S$). La Energía Libre de Gibbs ($Delta G$) combina ambos factores: $$ \Delta G = \Delta H - T\Delta S $$

Una reacción es espontánea si $\Delta G < 0$.

Diagrama de energía potencial para una reacción exotérmica, mostrando la energía de los reactivos, la energía de activación (Ea) y la menor energía de los productos.

Cinética Química: La Velocidad de las Reacciones

La cinética estudia la velocidad de reacción y los factores que la afectan. La Teoría de las Colisiones postula que para que una reacción ocorra, las moléculas deben chocar con la orientación y la energía mínimas necesarias (energía de activación, $E_a$).

Factores que afectan la velocidad:

Concentración de reactivos: A mayor concentración, mayor velocidad.
Temperatura: Un aumento de temperatura acelera la reacción.
Catalizadores: Sustancias que aumentan la velocidad sin consumirse, al proporcionar una ruta de reacción alternativa con menor energía de activación.

Equilibrio Químico: El Estado Dinámico

En reacciones reversibles, el equilibrio se alcanza cuando las velocidades de la reacción directa e inversa se igualan. Las concentraciones de reactivos y productos permanecen constantes. La constante de equilibrio ($K_c$ o $K_p$) nos da la relación entre productos y reactivos en el equilibrio.

Principio de Le Châtelier

"Si un sistema en equilibrio es perturbado por un cambio de concentración, presión o temperatura, el sistema se desplazará en la dirección que contrarreste dicha perturbación".
$$ N_2(g) + 3H_2(g) \rightleftharpoons 2NH_3(g) \quad (\Delta H < 0) $$
En este ejemplo (síntesis de Haber-Bosch), un aumento de presión desplaza el equilibrio hacia la derecha (menos moles de gas). Un aumento de temperatura lo desplaza hacia la izquierda (sentido endotérmico).

Termoquímica, Cinética y Equilibrio

Recursos Adicionales