En termodinámica , un proceso exotérmico (del griego antiguo έξω ( éxō ) 'hacia afuera' y θερμικός ( thermikós ) 'térmico') [1] es un proceso o reacción termodinámico que libera energía del sistema a su entorno , [2] generalmente en en forma de calor , pero también en forma de luz (por ejemplo, una chispa, llama o destello), electricidad (por ejemplo, una batería) o sonido (por ejemplo, una explosión que se escucha al quemar hidrógeno). El término exotérmico fue acuñado por primera vez por el químico francés del siglo XIX Marcellin Berthelot . [3]
Lo opuesto a un proceso exotérmico es un proceso endotérmico , aquel que absorbe energía, generalmente en forma de calor. [2] El concepto se aplica frecuentemente en las ciencias físicas a reacciones químicas donde la energía del enlace químico se convierte en energía térmica (calor).
Exotérmica y endotérmica describen dos tipos de reacciones o sistemas químicos que se encuentran en la naturaleza, de la siguiente manera:
Una reacción exotérmica ocurre cuando se libera calor al entorno. Según la IUPAC , una reacción exotérmica es "una reacción para la cual el cambio de entalpía estándar general Δ H ⚬ es negativo". [4] Algunos ejemplos de procesos exotérmicos son la combustión de combustible , la condensación y la fisión nuclear , [5] que se utiliza en las centrales nucleares para liberar grandes cantidades de energía. [6]
En una reacción o sistema endotérmico , la energía se toma del entorno en el curso de la reacción, generalmente impulsada por un aumento favorable de entropía en el sistema. [7] Un ejemplo de reacción endotérmica es una compresa fría de primeros auxilios, en la que la reacción de dos productos químicos, o la disolución de uno en otro, requiere calorías del entorno, y la reacción enfría la bolsa y los alrededores absorbiendo calor de ellos. . [8]
La fotosíntesis , el proceso que permite a las plantas convertir dióxido de carbono y agua en azúcar y oxígeno, es un proceso endotérmico: las plantas absorben energía radiante del sol y la utilizan en un proceso endotérmico, que de otro modo no sería espontáneo. La energía química almacenada puede liberarse mediante el proceso inverso (espontáneo): la combustión del azúcar, que produce dióxido de carbono, agua y calor (energía radiante). [9]
Exotérmica se refiere a una transformación en la que un sistema cerrado libera energía (calor) al entorno, expresada por
Cuando la transformación ocurre a presión constante y sin intercambio de energía eléctrica , el calor Q es igual al cambio de entalpía , es decir
mientras que a volumen constante , según la primera ley de la termodinámica es igual al cambio de energía interna ( U ), es decir
En un sistema adiabático (es decir, un sistema que no intercambia calor con el entorno), un proceso exotérmico da como resultado un aumento de la temperatura del sistema. [11]
En las reacciones químicas exotérmicas, el calor que se libera durante la reacción toma la forma de energía electromagnética o energía cinética de las moléculas. [12] La transición de los electrones de un nivel de energía cuántica a otro provoca la liberación de luz. Esta luz equivale en energía a parte de la energía de estabilización de la energía de la reacción química, es decir, la energía de enlace . Esta luz que se libera puede ser absorbida por otras moléculas en solución para dar lugar a traslaciones y rotaciones moleculares, lo que da lugar a la comprensión clásica del calor. En una reacción exotérmica, la energía de activación (energía necesaria para iniciar la reacción) es menor que la energía que se libera posteriormente, por lo que hay una liberación neta de energía. [13]
Algunos ejemplos de procesos exotérmicos son: [14]
Las reacciones químicas exotérmicas son generalmente más espontáneas que sus contrapartes, las reacciones endotérmicas . [dieciséis]
En una reacción termoquímica que es exotérmica, el calor puede figurar entre los productos de la reacción.
