Diagrama de energía de una reacción: exotérmica frente a endotérmica
QuímicaEnergética y termodinámicaEdades 15–16
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Un diagrama de entalpía representa el camino de la reacción: los reactivos superan la barrera de energía de activación Ea y luego bajan al nivel de los productos (exotérmica, ΔH < 0) o suben a uno más alto (endotérmica, ΔH > 0). Un vaso de precipitados con termómetro muestra el calor liberado o absorbido, q = n·|ΔH|. El alumnado elige una reacción con un valor real de ΔrH°298 del libro de texto, arrastra el pico para cambiar Ea y activa un catalizador para ver cómo baja el camino.
Lección: Reacciones exotérmicas y endotérmicas; entalpía de formación y entalpía de reacción
Qué muestra
Un perfil de entalpía compara la entalpía de reactivos y productos a lo largo del camino de reacción. Si los productos quedan más abajo, se libera energía al entorno: la reacción es exotérmica y ΔH es negativo, como en la combustión de metano, hidrógeno o carbono. Si quedan más arriba, como en la descomposición térmica del CaCO₃, la reacción es endotérmica y ΔH es positivo. La energía de activación Ea es la altura de la barrera sobre los reactivos. Un catalizador ofrece una barrera más baja, pero no cambia los niveles ni, por tanto, ΔH. El calor intercambiado es q = n·|ΔH|.
Cómo usarla
Elige una Reacción con un cambio de entalpía estándar real, o elige ΔH personalizado y fija tu propio valor. Pulsa Iniciar reacción y observa cómo sube o baja el termómetro del vaso. Arrastra el pico o cambia la Energía de activación Ea para modificar la barrera, y luego activa y desactiva el catalizador: el pico baja, pero la distancia entre reactivos y productos y el cambio de temperatura no varían.
Parámetros que puedes cambiar
- Reacción CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O (ΔH = −890 kJ), 2H₂ + O₂ → 2H₂O(l) (ΔH = −571,6 kJ), C + O₂ → CO₂ (ΔH = −393,5 kJ), CaCO₃ → CaO + CO₂ (ΔH = +178 kJ), N₂ + O₂ → 2NO (ΔH = +180,6 kJ), ΔH personalizado
- ΔH personalizado (al elegir Personalizado) -1000–1000 kJ
- Energía de activación Ea (ilustrativa) 20–400 kJ
- Con catalizador (reduce Ea)
Preguntas para explorar
- ¿Necesita una reacción exotérmica un aporte de energía para empezar y cómo lo muestra el diagrama?
- ¿Activar el catalizador cambia ΔH o el cambio de temperatura de la disolución?
- ¿Por qué hay que calentar la caliza (CaCO₃) de forma continua para que siga descomponiéndose?
Ideas para la clase
Todas las guías- Laboratorio virtual de calorimetría: calor de neutralizaciónLaboratorio virtual de calorimetría para la práctica de cambios de temperatura: mezcla HCl y NaOH en un vaso de poliestireno, halla el máximo y calcula ΔH.
- Laboratorio virtual de Le Chatelier: color, Qc y KcLaboratorio virtual de Le Chatelier con dos equilibrios de color: perturba el tiocianato de hierro y el cloruro de cobalto, lee Qc y Kc, y halla el signo de ΔH.