En este artículo, se discuten brevemente los “ejemplos de reacciones exotérmicas”, diferentes tipos de ejemplos y algunos problemas numéricos con soluciones sobre reacciones exotérmicas.
Los ejemplos son-
- Reacción de combustión
- Reacción de neutralización
- Reacción a la corrosión
- Cristalización de Acetato de Sodio o “Hielo Caliente”
- Hacer un cubo de hielo
- Fisión Nuclear de Uranio (U-235)
- Respiración
- Formación de pares de iones
- Reacción entre el agua y el cloruro de calcio
- Reacción de la termita
- Descomposición de verduras en compost
- Solución de ácido sulfúrico y agua
¿Qué es una reacción exotérmica?
Reacción exotérmica se define en termodinámica como un tipo de reacción en la que se libera energía en forma de calor (a veces en forma de luz, sonido o electricidad) del sistema al entorno.
Para una reacción exotérmica, el cambio de entalpía (ΔH) es negativo (menor que cero).
Crédito de la imagen: Wikimedia Commons
Para saber más por favor sigue: N2 polar o no polar: por qué, cómo, características y datos detallados
Reacción de combustión
La reacción de combustión es un ejemplo bien conocido de reacción exotérmica a alta temperatura. La combustión es básicamente una reacción química redox en la que cualquier el compuesto se oxida en presencia de oxígeno atmosférico y la mayoría de las veces se obtienen productos gaseosos oxidados.
La ecuación balanceada de la combustión de metano se escribe a continuación:
CH4 + 2O2 =CO2 + 2H2O
Reacción de neutralización
La reacción de neutralización es un tipo de reacción en la que el ácido se neutraliza al agregar una base gota a gota. Entonces, este es un tipo de titulación. Después de la neutralización, no hay exceso de H+ o OH– el ion permanece sin reaccionar en el medio de reacción.
Para una reacción de neutralización, el cambio de entalpía (ΔH) es siempre negativo.
HCl+ NaOH = NaCl+ H2O
Para saber más por favor visite: ¿Es el HBr iónico o covalente? ¿Por qué? Cómo, características y hechos detallados
Reacción a la corrosión
La corrosión es un tipo de reacción de oxidación en el que un gas que contiene oxígeno (aire) ataca la superficie de un metal para formar un óxido.
La oxidación del hierro es un tipo de reacción de corrosión porque durante la oxidación el metal de hierro se oxida con el oxígeno atmosférico a temperatura normal en presencia de humedad.
4Fe + 3O2 +2xAl2O = 2Fe2O3.xH2O
Cristalización de Acetato de Sodio o “Hielo Caliente”
El trihidrato de acetato de sodio sólido se calienta por encima de 330 K y las tres moléculas de agua cristalina se eliminan y el cristal anhidro se disuelve en agua. El cristal se disuelve completamente a 352K. El calor de hidratación del trihidrato de acetato de sodio (ΔHhid) está por encima de 40 kcal/mol, un proceso endotérmico. Así, el proceso inverso, la cristalización es un proceso exotérmico.
Hacer un cubo de hielo
La formación de hielo a partir del agua es un ejemplo de cambio de fase. reacción. Durante este cambio de fase, se libera cierta cantidad de energía en forma de calor a los alrededores. El agua se congela por debajo de 273 K y pierde cierta cantidad de energía en forma de calor a los alrededores para formar hielo. Si el agua a 273 K se congela y forma hielo a la misma temperatura, la cantidad de energía que se libera es igual al calor latente (80 cal/g).
Para saber más por favor siga: Enlace peptídico frente a enlace disulfuro: análisis comparativo y hechos
Fisión Nuclear de Uranio (U-235)
La fisión nuclear genera una gran cantidad de energía ya que en la fisión nuclear la masa se convierte en energía de acuerdo con esta ley. ΔE= Δm×c2. En la reacción de fisión, el núcleo de cualquier átomo se divide en dos pequeños átomos constituyentes al atacar un neutrón (0n1). También es un ejemplo de cadena reacción como en cada paso de la fisión nuclear se genera un neutrón y este neutrón recién generado puede atacar otro núcleo de uranio.
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Respiración
Aeróbico y Respiración anaerobica ocurre en las mitocondrias en una célula y genera energía térmica para ayudar en diferentes actividades biológicas en el organismo vivo. Entonces, en la lista de exotérmicos ejemplo de reacción debe incluirse la respiración. Liberaciones de 38 ATP y 2 ATP por molécula de glucosa para la respiración aeróbica y anaeróbica respectivamente. Para la respiración aeróbica, se liberan casi 3000 KJ/mol de energía cuando la glucosa (alimento) es oxidada por el oxígeno.
C6H12O6 + 6O2 = 6CO2 + 6H2Energía O+
Formación de pares de iones
La formación de pares de iones o asociación de iones se define como cuando dos iones que tienen carga eléctrica opuesta entran en contacto entre sí en una solución y forman una entidad química distinta. Estos dos iones con carga positiva y negativa entran en contacto debido a la fuerza de atracción electrostática entre ellos. En la formación de esta entidad iónica distinta, se libera una cantidad de energía y ΔH se vuelve negativo.
Para saber más, consulte: Formación de enlaces peptídicos: cómo, por qué, dónde, datos exhaustivos a su alrededor
Reacción entre el agua y el cloruro de calcio
La mezcla de cloruro de calcio (CaCl2) con agua produce una gran cantidad de energía y, por lo tanto, una ejemplo de reaccion exotermica quimica. Clorhídrico ácido y óxido de calcio se obtienen como producto.
CaCl2 + H2O = Ca(OH)2 + HCl
Reacción de la termita
Reacción de óxido ferroso con el aluminio se llama reacción de termita y la mezcla de estos dos compuestos se conoce como termita. Estos dos reactivos deben estar en forma de polvo. Esta reacción generalmente libera una gran cantidad de energía con óxido de aluminio, hierro elemental y luz.
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
Descomposición de verduras en compost
Esta descomposición es realizada por microbios y requiere mayor cantidad de energía para romper los enlaces químicos presentes en esos vegetales. Esta reacción también procede a través de una vía exotérmica.
Solución de ácido sulfúrico y agua
El ácido sulfúrico reacciona con el agua instantáneamente y es una reacción altamente exotérmica. Por eso no se vierte agua en el vaso de precipitados con ácido sulfúrico concentrado, sino que se añade lentamente ácido sulfúrico al agua. Después de agregar agua al ácido, comenzará a hervir y la temperatura alcanzará un valor muy alto en poco tiempo.
A continuación se analizan diferentes problemas numéricos sobre la reacción exotérmica.
1. Considere la reacción de formación de agua. 2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O (g). La energía de disociación del enlace HH del enlace O=O y el enlace OH son 105 kcal/mol y 119 kcal/mol 110 kcal/mol respectivamente. Calcule la cantidad de energía absorbida y liberada y escríbala como reacción exotérmica o endotérmica.
Respuesta: La ecuación balanceada de formación de agua es-
2H2 (g) + O2 (g) = 2H2O(g).
En el lado de los reactivos, la energía total que poseen los reactivos = 2 (enlace HH) + 1 (enlace O=O) = {(2 × 105) + 119} kcal/mol = 329 kcal/mol
En el lado del producto, la energía total que posee la molécula de agua = 4 (enlace OH)
= (4×110) kcal/mol = 440 kcal/mol Cambio de entalpía (ΔH) = entalpía de rotura de enlace – entalpía de formación de enlace = (329-440) kcal/mol. = -111 kcal/mol
Por lo tanto, es una reacción exotérmica (cambio de entalpía negativo).
2. Calcule la energía liberada en la siguiente reacción de fisión nuclear: 238tu = 95señor + 140 Xe + 3n.
La masa atómica de 238U= 238.050784 uma, 95Sr = 94.919388 uma, 140Xe = 139.921610 amu y masa de neutrón (0n1) = 1.008665 uma.
Respuesta: Masa de los productos = {94.919388 + 139.921610 + (3×1.008665)} amu = 237.866993 amu. Masa del reactivo = 238.050784 uma Defecto de masa = (238.050784 – 237.866993) uma = 0.183791 uma. Energía liberada debido al defecto de masa = Δm×c2 = 171.20 MeV.
3.Calcular del H para la reacción- 2NO2 (g) = norte2 (g) + 2O2 (G)
Los cambios de entalpía para la reacción dada a continuación:
2NO (g) = norte2 (g) + O2 (g) ΔH = -180.5 KJ NO2 (g) = NO (g) + (1/2)O2 ΔH = 57.06 KJ
Respuesta: 2NO (g) = N2 (g) + O2 (g) (2nd reacción × 2) NO2 (g) = NO (g) + (1/2)O2
La ecuación resultante será = 2NO2 (g) = norte2 (g) + 2O2 (g) Por lo tanto, el cambio de entalpía de esta reacción es (ΔH) = {-180.5 + (2×57.06)} KJ = -66.38 KJ.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
¿Cómo se puede aumentar la velocidad de una reacción exotérmica?
Respuesta: La reacción exotérmica o endotérmica depende de la temperatura. Si se aumenta la temperatura del medio de reacción, aumentará la extensión de la reacción exotérmica.
¿Cuál es la diferencia entre una reacción exotérmica y una endotérmica?
| Reacción endotérmica | Reacción exotérmica |
| La reacción endotérmica absorbe energía. | La reacción exotérmica libera energía.. |
| El cambio de entalpía (ΔH) es positivo. | El cambio de entalpía (ΔH) es negativo. |
| La disminución de la temperatura aumenta la velocidad de la reacción. | El aumento de la temperatura favorece la reacción directa.. |
¿Cuál es el cambio de entropía para una reacción exotérmica?
Respuesta: Para una reacción exotérmica, la entropía del entorno siempre aumenta a medida que se libera energía del sistema al entorno.
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