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Las reacciones se clasifican como exergónicas o endergónicas por el cambio en una cantidad llamada "energía libre de Gibbs". A diferencia de las reacciones endergónicas, una reacción exergónica puede ocurrir espontáneamente, sin necesidad de realizar un trabajo de entrada. Eso no significa que una reacción necesariamente ocurrirá simplemente porque es exergónica: la velocidad a la que se produce la reacción podría ser tan lenta que nunca sucederá en un intervalo de tiempo que le interese.
Energía libre de Gibbs
La energía libre de Gibbs no se llama "energía libre" porque no hay precio, sino porque mide cuánto trabajo no mecánico puede hacer un sistema. Si los reactivos en un proceso tienen mayor energía libre de Gibbs que los productos, el proceso se llama exergónico, lo que significa que libera energía. Otra forma de decir esto es describir la reacción como termodinámicamente espontánea, lo que significa que no tiene que trabajar para que la reacción suceda.
Exotérmico vs.Geggónico
Muchas, pero no todas, las reacciones exergónicas son exotérmicas, lo que significa que liberan calor. Sin embargo, una reacción en realidad puede ser exergónica y, sin embargo, absorber calor o ser endotérmica. En consecuencia, exotérmico y exergónico no necesariamente van de la mano. La diferencia clave entre ellos radica en la diferencia entre trabajo versus calor; Un proceso exergónico libera energía a través del trabajo, mientras que un proceso exotérmico libera energía a través del calor. Además, un proceso puede ser exergónico a algunas temperaturas pero no a otras.
Entropía vs. Entalpía
Los químicos del siglo diecinueve encontraron las reacciones endotérmicas espontáneas bastante desconcertantes; razonaron que una reacción debería ser espontánea si libera calor. Lo que les faltaba era el papel de la entropía, que es una medida de la cantidad de energía no disponible para trabajar en un sistema. Si consideramos el sistema y sus alrededores, un proceso será exergónico si causa un aumento neto en la entropía. La liberación de calor al entorno hace que la entropía aumente, pero dicha reacción aún puede absorber el calor y ser exergónica si la entropía del sistema aumenta en una cantidad aún mayor.
Consideraciones
La evaporación, el proceso por el cual un líquido se convierte en gas, se asocia con un cambio positivo muy grande en la entropía. Las reacciones exergónicas que absorben calor a menudo son reacciones que liberan un gas como uno de los productos. A medida que aumenta la temperatura, estas reacciones se volverán más exergónicas. Una reacción exotérmica que libera calor, por el contrario, será más exergónica a temperaturas más bajas que a temperaturas más altas. Todas estas consideraciones juegan un papel en determinar si una reacción será espontánea.