804Active Chemistry

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REACCIONES ENDOTÉRMICAS Y EXOTÉRMICAS

Un proceso es descrito como endotérmico cuando la energía decalor es absorbida, aumentando la energía interna del sistema. Unejemplo de reacción endotérmica es la bolsa fría que hiciste de nitratode amoniaco. Otro ejemplo es la descomposición del clorato depotasio. En esta reacción, la energía se debe añadir al sistema demanera que ocasione la descomposición del clorato de potasio paraformar los productos de gas de oxígeno y clorato de potasio. Si tocasun envase que tiene un proceso endotérmico, se sentirá frío al tacto.

Un proceso exotérmico resulta cuando la energía de calor esliberada, disminuyendo la energía interna del sistema. Si tocas unenvase que sostiene el proceso exotérmico, se sentirá tibio o calienteal tacto. Un ejemplo de una reacción exotérmica es la bolsa calienteque hiciste de carbonato de sodio. Otro ejemplo fue la combinaciónde la solución de hidróxido de sodio con ácido clorhídrico. Estareacción produce cloruro de sodio y agua y libera la energía alambiente. Los términos endotérmico y exotérmico se pueden usarcuando se describen ambos cambios físicos y químicos.

¿Por qué es la energía tan importante? Para que una reacción químicasuceda, las partículas (reactantes) envueltas en la reacción deberáninteractuar. No todas las colisiones resultan en reacciones químicas.Las partículas envueltas deberán tener suficiente energía para

permitirle reaccionar entre ellas. Laspartículas que chocan deberán tenersuficiente energía cinética para romperlas uniones existentes de manera quenuevas uniones se formen. La energíamínima requerida para una reacciónquímica es la energía de activación. Elrompimiento de las uniones es unproceso endotérmico y requiere se leañada energía y la formación de unioneses un proceso exotérmico y requiere laliberación de energía. (Recordatorio defísica: la energía cinética es la energía delmovimiento KE �1/2mv2.)

Platicando Sobre QuímicaPlaticando Sobre Química

Reacción exotérmica

(Energía de activación)Ea

C6H12O6 + 6O2

6 CO2 + 6H2O

(Calor de reacción)

H

Reacción coordenada

P.E.

805Active Physical Science

Activity 5 Chemical Energy

Cuando más energía es liberadaen forma de producto que laque es absorbida para romperlas uniones de los reactantes, lareacción se dice ser exotérmica,como se muestra en la gráfica.Una reacción química en la cualla energía es liberada se llamaexotérmica. El prefijo exosignifica salida y térmico significacalor o energía.

Las células en tu cuerpo utilizanglucosa para conseguir energíapara la respiración celular. La glucosa más el oxígeno (de la respiración) te proveeenergía.

C6H12O6 � 6O2 → 6CO2 � 6H2O � energia

Cuando se necesita más energía para romper las uniones de los reactantes que laque se ha dado para formar las uniones en los productos, se dice que la reacciónes endotérmica –una reacción química en la cual la energía es absorbida, según semuestra en la segunda gráfica. En algunas reacciones endotérmicas, la energíadeberá ser añadida de manera que la reacción ocurra.

En el proceso de la fotosíntesis, las plantas usan energía de la luz para romper lasuniones de dióxido de carbono y agua para así formar los productos de la glucosay el oxígeno. La glucosa producida hace que las plantas crezcan y la reacción

también provea a los animales con oxígeno:

6CO2 � 6H2O � energía de luz →C6H12O6 � 6O2

Conservación de energía

La transferencia de energía es una característica importante entodos los cambios químicos. La energía es transferida si lareacción química toma lugar en el cuerpo humano, como elmetabolismo de los carbohidratos, o en un automóvil, como lacombustión de gasolina. En ambos casos, la energía es liberadaen sus alrededores.

La fotosíntesis que ocurre en las plantas vivas y ladescomposición de agua en hidrógeno y oxígeno, ambosremueven energía de los alrededores. De acuerdo a la

ley de conservación de energía, la energía absorbida de los alrededores o

Reacción endotérmica

Ea

(Calor de reacción)

(energía de activación)

C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O

P.E.

H

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liberada a los alrededores es igual al cambio en la energía del sistema.

La energía es el más grande de los principios de organización de toda laciencia. La conservación de energía te permite entender mejor el mundoque te rodea. La energía existe como energía de luz, energía de calor,energía de sonido, energía nuclear, energía cinética, energía química de igualque otras formas. El total de energía en cualquier sistema cerrado semantiene igual. En los sistemas de física más simples, es muy fácil describirlos cambios de energía. Cuando una bola de boliche se cae, su energía depotencial de gravitación se convierte en energía cinética según la bolaaumenta su velocidad. Luego que la bola toca el piso, la energía cinética seconvierte en energía de sonido (escuchas el estruendo) y energía de calor(puedes medir la temperatura que aumenta de la bola y el piso) y lacompresión y vibraciones del piso. Cada una de éstas se puede medir ysiempre se encuentra que el total de la energía antes del evento es igual altotal de energía después del evento. Cuando se envuelve un ser humano,notas otras interacciones de energía. Una persona puede comer comida ydigerirla. La energía liberada al quemarse lentamente la comida(metabolismo) es capaz de mantener el cuerpo a una temperatura deaproximadamente 37°C.Todas las cosas no-vivientes en un cuarto se enfríana temperatura ambiente, los humanos pueden mantenerse tibios en uncuarto con un ambiente de 22°C. La gente también usa la energía de lacomida que ingieren para mover músculos, mantener el corazón bombeandoy para la operación de todas las funciones humanas. Los organismosvivientes son excelentes sistemas de conversión de energía.

Calor y temperatura

Ambos calor y temperatura han sido mencionados en esta actividad. Esimportante notar que el calor y la temperatura no son lo mismo, aunqueestán relacionadas. El calor es una forma de energía. Cuando dos materialesde diferentes temperaturas interactúan, intercambian energía de calor hastaque llegan a la misma temperatura. La temperatura es un número asociadocon cuán caliente o frío algo está. En un nivel molecular, la temperatura estárelacionada al promedio de energía cinética de los átomos en el material.Todas las partículas en un material están en un estado constante demovimiento. La temperatura del material es una medida del movimientomolecular. Si la energía cinética de las partículas aumenta, la temperatura Latemperatura se puede definir como la medida promedio de la energíacinética de todas las partículas de una sustancia.

1. 1. Describe unareacciónendotérmica.

2. Describe unareacción exotérmica.

3. Explica si cada unade las siguientes esendotérmica oexotérmica:

a) rompimiento deuniones

b) formación deuniones

4. Distingue entre calory temperatura.

Revisando

807Active Physical Science

Activity 5 Chemical Energy

1. Identifica los siguientes cambios como endotérmicos o exotérmicos. (Pregúntate sila reacción requiere que se añada energía de calor para que ésta ocurra o si liberaenergía en forma de calor.)

a) derritiendo hielo

b) encendiendo una cerilla

c) hielo seco se volatiliza en gas de dióxido de carbono

d)friendo un huevo

e) quemando gasolina

f) explosión de gas de hidrógeno

2. El agua de una tetera se calienta en una estufa. La temperatura del agua aumenta.¿Es esto un proceso endotérmico o exotérmico?

3. Si una pieza de hierro al rojo vivo se deja caer en un cubo de agua, ¿qué tipo decambio de calor toma lugar en referencia al agua? ¿Qué tipo de cambio de calortoma lugar en referencia al hierro?

4. Explica en términos del flujo de energía cómo una bolsa fría trabaja en un tobillolastimado.

5. Si el hielo está a –20°C y le aplicas calor sentando un vaso de precipitación dehielo en un plato caliente, explica por qué el hielo no parece estar derritiéndose.

Practicando la QuímicaPracticando la Química

Un termómetro es un instrumento que mide temperatura. El calor esla transferencia de energía, la cual resulta a menudo en un cambio enla energía cinética de las partículas – un cambio en la temperatura delsistema.