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Química avanzada (AP Chemistry)
Curso: Química avanzada (AP Chemistry) > Unidad 6
Lección 1: Procesos endotérmicos y exotérmicosRepresentar procesos endotérmicos y exotérmicos con diagramas de energía
Un proceso físico o químico se puede representar con un diagrama de energía que muestre cómo se relaciona la energía potencial del estado inicial con la energía potencial del estado final. Si el estado inicial tiene una energía potencial más baja que el estado final, el proceso es endotérmico. Si el estado inicial tiene una energía potencial más alta que el estado final, el proceso es exotérmico. Creado por Jay.
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Transcripción del video
Digamos que hacemos un experimento para determinar
si una reacción es endotérmica o exotérmica. Para nuestra reacción hipotética, A
reacciona con B para formar C. Y digamos que esta reacción tiene lugar en una solución
acuosa contenida en un vaso de precipitados. Podemos definir nuestro sistema como
los reactantes y productos que componen nuestra reacción química, y todo lo demás
es parte de los alrededores, por ejemplo, el agua y el vaso de precipitados
en el que se realiza la reacción. Digamos que ejecutamos la reacción y ponemos la mano en el vaso y sentimos
que el vaso está caliente. Si el vaso de precipitados está caliente debido
a que el vaso es parte de los alrededores, la energía debe haber sido transferida
del sistema a los alrededores, así que el calor fluyó del
sistema a los alrededores. Ese es un ejemplo de reacción exotérmica.
Así que Delta H es negativa. Podemos determinar la cantidad
de energía que fluyó del sistema a los alrededores mirando el perfil de
energía para nuestra reacción hipotética. En un perfil de energía, la
energía potencial está en el eje y, en kilojoules por mol, y el progreso de
la reacción se encuentra en el eje x. Así que a medida que nos movemos hacia la
derecha en el eje x, la reacción está ocurriendo. Nuestros reactantes, que son A y B tienen
una cierta cantidad de energía potencial. Eso lo vemos aquí en nuestro perfil de energía. De modo que esta parte representa
la energía de nuestros reactantes. Los reactantes reaccionan juntos para
formar el producto C que está al final. Así, esta línea que tenemos aquí representa la
energía potencial de nuestros productos. Observemos cómo la energía potencial de nuestros reactantes es superior a
la energía potencial del producto. De modo que si queremos calcular el
cambio en la energía, tendríamos que restar el inicial del final. Es decir, la
energía de los productos menos la energía de la reactancia. Para este perfil de energía,
la energía de los productos es de aproximadamente 50 kilojoules por mol, y la energía potencial
de nuestra reactancia es igual a 100. Esto equivale a 50 menos 100 que es
igual a menos 50 kilojoules por mol. Así que podemos mostrar Delta
E en nuestro perfil de energía, es esta diferencia que tenemos aquí, esto
representa Delta E y el cambio de energía Delta E también es igual al cambio en
la entalpía Delta H para esta reacción. Entonces sabemos que el cambio de entalpía
es igual a menos 50 kilojoules por mol. Continuemos y anotemos esto aquí a la izquierda. Así que, con solo sentir el
exterior del vaso de precipitados, supimos que la reacción era exotérmica,
pero el perfil de energía nos permitió conocer cuánta energía se transfirió
del sistema a los alrededores. De modo que para un perfil de energía, cuando
la energía de los reactantes es superior a la energía de los productos, entonces se trata de un
perfil de energía para una reacción exotérmica. Digamos que tuvimos una reacción similar
donde A más B se convirtió en C, pero esta vez cuando tocamos el vaso de
precipitados, el vaso se sintió frío al tacto. Si ese es el caso, la razón es que la energía
se transfirió de los alrededores al sistema. Y el vaso de precipitados se sintió frío debido a
que los alrededores estaban perdiendo energía. De modo que el calor fluye de los alrededores
al sistema y esto ocurre en una reacción endotérmica y el cambio en la entropía, Delta
H, es positivo para un proceso endotérmico. Cuando miramos el perfil de energía
para una reacción endotérmica, la energía de los reactantes
(escribiré reactantes por aquí), la energía de los reactantes es menor
que la energía de los productos. Así que esta vez, si calculamos Delta E sería igual a la energía de los productos
menos la energía de los reactantes. La energía de los productos es
aproximadamente 100 kilojoules por mol y la energía de nuestros reactantes
es de aproximadamente 50. Digamos que 100 menos 50 es igual a
50 kilojoules positivos por mol. De modo que si en nuestro
diagrama, representamos Delta E, sería esta diferencia que tenemos
aquí en el perfil de energía.