La energía y las reacciones químicas

En el Área II este tema es el más cuantitativo del temario de Química: pasa de clasificar reacciones por su calor a describirlas con magnitudes termodinámicas (energía interna, entalpía y energía libre), a decidir si un proceso ocurre espontáneamente y a predecir cómo responde una reacción reversible a un cambio, y con qué rapidez avanza. Las otras áreas solo estudian el primer paso.

Qué debes dominar

• Clasificación energética: reacciones endotérmicas y exotérmicas y el signo de ΔH.
• Energía interna y entalpía: el primer principio de la termodinámica y su aplicación a reacciones a presión constante.
• Energía libre de Gibbs: cómo combina entalpía y entropía para predecir la espontaneidad.
• Equilibrio: la constante y el principio de Le Chatelier.
• Cinética: los factores que controlan la velocidad y el papel de la energía de activación y de los catalizadores.

Hay una distinción que ordena todo el tema: la termodinámica dice si una reacción puede ocurrir y hasta dónde llega; la cinética dice qué tan rápido lo hace. Una reacción puede ser muy espontánea y lentísima, como la conversión del diamante en grafito.

Cómo practicarlo

Se pide calcular ΔH a partir de entalpías de formación, o ΔG a partir de ΔH, ΔS y T; predecir hacia dónde se desplaza un equilibrio al cambiar presión, temperatura o concentración; y elegir qué factor aumenta la velocidad de una reacción. Aparecen con frecuencia el proceso de Haber, para el amoniaco, como caso de equilibrio, y la acción de las enzimas como caso de catálisis.

Errores comunes

• Pensar que una reacción espontánea es siempre rápida.
• Olvidar convertir ΔS de J/K a kJ/K al combinar con ΔH.
• Creer que un catalizador desplaza el equilibrio; solo acelera que se alcance.
• Aplicar Le Chatelier a la presión cuando los moles de gas son iguales a ambos lados.