Posteriormente a investigar en varios repositorios y sitios webs de internet finalmente encontramos la resolución que te compartiremos ahora.
Solución:
Solución 1:
¿Qué sucede en una reacción exotérmica a nivel atómico?
En una reacción química, los enlaces se rompen y se forman enlaces. Por ejemplo, cuando el oxígeno elemental y el hidrógeno forman agua, estamos rompiendo enlaces en los elementos y creando enlaces heteroatómicos que conectan los átomos de hidrógeno y oxígeno:
$$ ce O2 + 2H2-> 2H2O $$
Para enfatizar los lazos, también podríamos escribir:
$$ ce O = O + HH + HH -> HOH + HOH $$
En un experimento mental, primero podríamos separar los elementos en átomos “aislados” y luego recombinarlos para formar agua. Las energías de disociación de enlaces estiman cuánta energía se necesita para separar los átomos ligados en átomos “aislados”. En el caso de la reacción del ejemplo, se necesita menos energía para romper todos los enlaces de los reactivos (un enlace doble que conecta los átomos de oxígeno y dos enlaces simples que conectan los átomos de hidrógeno) que para romper todos los enlaces de los productos (cuatro enlaces simples entre el oxígeno y átomos de hidrógeno). Como resultado, hay un exceso de energía disponible, lo que resulta en una reacción exotérmica.
¿Qué afecta la cantidad de energía térmica liberada?
La reacción sigue un camino más sutil que romper completamente las moléculas en átomos y luego crear nuevas moléculas. Sin embargo, debido a que la entalpía es una función de estado, el resultado en términos de entalpía de reacción es el mismo. Entonces, lo único que afecta la entalpía de reacción es el conjunto de reactivos y productos.
La cantidad de calor depende de cómo configure la reacción. Si la temperatura antes y después de la reacción es la misma, si la presión es constante y no hay trabajo no PV, es igual a la entalpía de la reacción. Si la reacción se utiliza para hacer trabajo (celda electroquímica, máquina de vapor, etc.), si es una reacción fotoquímica, si emite luz, o si no se cumple alguna otra de las condiciones dadas en la oración anterior, eso afectará a la cantidad de calor transferido.
¿Qué forma de energía se convierte en energía térmica?
La energía “proviene” de las diferentes energías de los estados electrónicos en los reactivos y productos. Puede llamar a esta energía química, o una combinación de energía cinética y potencial de los electrones. Vemos que los electrones que pasan de un estado de mayor energía a un estado de menor energía emiten energía cuando se consideran los espectros atómicos (el sodio emite una luz amarilla en el mechero Bunsen, por ejemplo). En el caso de las reacciones, los estados electrónicos son diferentes entre reactivos y productos no porque estén en estados excitados, sino por la diferente configuración de los núcleos que dan lugar a diferentes estados electrónicos.
¿Como sucedió esto?
A menos que la reacción emita energía directamente (mediante la emisión de ondas electromagnéticas, algo bastante raro), la energía disponible se transforma en energía cinética de los núcleos (por ejemplo, vibración molecular) y luego se transfiere al entorno mediante las formas comunes de transferencia de calor hasta que El sistema está nuevamente en equilibrio térmico. Si la reacción es endotérmica, parte de la energía de activación (proporcionada por las colisiones moleculares) no se “devuelve a la piscina”, sino que se utiliza para llevar los electrones a sus estados de mayor energía en los productos (en comparación con los reactivos), lo que lleva a una transferencia neta de calor del entorno a la reacción química.
Solucion 2:
Una reacción exotérmica es aquella que da como resultado que el sistema libere calor o luz y los absorba en el entorno, lo que generalmente se denomina cambio de entalpía. Entalpía $ H $ es la energía contenida dentro de los enlaces de una molécula. Esta cantidad, la energía de enlace, es aproximadamente la cantidad de entalpía necesaria para romper el enlace.
¡Concepto importante!
Siempre se requiere una entrada de energía para romper un enlace ($ Delta H gt0 $) lo que significa que el proceso es endotérmico.
Cada vez que se forma un enlace, se libera energía ($ Delta H lt0 $), por lo que la formación de enlaces es exotérmica.
Trate de no obtener lo anterior $ Delta H $‘s mixed hasta con cualquier $ Delta H_ mathrm r $. Lo anterior es relevante para romper / crear enlaces simples; Las reacciones son procesos dinámicos mucho más complicados de lo que las fórmulas hacen parecer.
En una reacción exotérmica, hay menos energía en los enlaces de los productos que en los reactivos y cuando esa diferencia de energía se absorbe en los alrededores, provoca un aumento positivo de calor en los alrededores. La diferencia de entalpía se puede calcular con la siguiente ecuación:
$$ Delta H_ mathrm r = Sigma H_ mathrm f ( text productos) – Sigma H_ mathrm f ( text reactivos) $$
$ H_ mathrm f $ es la entalpía de formación, definida como el cambio de entalpía cuando un mol de una sustancia se forma a partir de sus elementos puros. Lo más probable es que lo vea junto con un símbolo de grado, $ H ^ circ_ mathrm f $ indica que esta reacción tiene lugar en STP. Por lo general, podrá buscar los datos necesarios. $ H ^ circ_ mathrm f $ en una tabla de referencia, pero la cantidad está relacionada con la fuerza de los enlaces, la longitud, el desequilibrio de carga y algunos otros attributes.
Las reacciones exotérmicas tienen un cambio negativo en la entalpía. $ ( Delta H_ mathrm r lt0) $ La energía liberada durante una reacción exotérmica es la diferencia en la energía de enlace entre los reactivos y los productos. La energía perdida por la reacción se convierte en energía ganada por el sistema que resultará en un aumento de calor (o luz). La diferencia de signos para el cambio de entalpía de la reacción y el cambio de energía del sistema es un punto común de confusión, así que asegúrese de recordar esto:
Exotérmico:
- La energía fluye desde el sistema hacia los alrededores, $ ( Delta H_ mathrm r lt0) $
Endotérmico:
- La energía fluye desde los alrededores hacia el sistema. $ ( Delta H_ mathrm r gt0) $
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