ENERGÍA LIBRE Y ESPONTANEIDAD

En nuestra naturaleza se llevan a cabo miles de reacciones o fenómenos químicos que se llevan a cabo “aparentemente” por si solos, sin la ayuda de energía o factores externos.

Para entender cómo es que algunos procesos se llevan a cabo por si solos y otros no debemos estudiar el concepto de espontaneidad.

DEFINICIÓN INFORMAL DE ESPONTANEIDAD

De manera general podemos decir que la espontaneidad es la propiedad de algunas reacciones químicas de que puedan ocurrir (bajo ciertas condiciones) prácticamente sin ninguna ayuda.

DEFINICIÓN FORMAL DE ESPONTANEIDAD

La espontaneidad es la propiedad de las reacciones químicas donde bajo ciertas condiciones determina la estabilidad en la formación de productos o reactivos.

Es decir:

Si la formación de productos es termodinámicamente más estable que la formación de reactivo, entonces se llevara a cabo la reacción y se dice que la reacción es espontanea.

Si la formación de reactivos es más estable, no se llevará a cabo la reacción y se dice que la reacción no es espontanea.

¡Recuerda!

Recuerda que los reactivos son las sustancias iniciales de una reacción y los productos son el resultado después de que se lleva a cabo tal reacción.

Ejemplos:

1.- La flama de la estufa, es una reacción espontánea, ya que una vez encendida, ya no requiere ninguna ayuda para continuar encendida. Y es una reacción exotérmica.

2.- Si dejas un recipiente abierto lleno de alcohol a la intemperie, este se evaporará al cabo de cierto tiempo sin ninguna ayuda externa.

¡Muy importante!

Como ya lo dijimos en la definición, la espontaneidad depende de las condiciones bajo las cuales este la reacción química. Así que la pregunta es: ¿Qué factores o condiciones hacen que una reacción sea espontanea o no?

FACTORES QUE FAVORECEN LA ESPONTANEIDAD

Los factores más importantes para determinar si una reacción es espontanea o no son:

1.- Cuando el cambio de entalpia es negativo (-ΔH) que significa lo mismo que decir que las reacciones son exotérmicas. Es decir, en reacciones que liberan calor son más propensas a ser espontaneas.

2.- Cuando el cambio de entropía es positivo (+ΔS), que significa los mismo que decir que la reacción provoca una mayor dispersión de energía y materia. Es decir, las reacciones que dispersan materia a espacios más amplios o trasmiten energía a otros cuerpos son más propensas a ser espontaneas.

DEFINICIÓN DE ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

La energía libre de Gibbs (G) es una función de estado termodinámico que relaciona la entalpia y la entropía de un sistema y es igual a la entalpia (H) menos el producto de la temperatura (T) menos la entropía (S).

Como regularmente solo se miden los cambios de la energía libre de Gibbs a temperatura y presión constante, tenemos que la fórmula para el cambio de la energía libre de Gibbs es:

FORMULA DEL CAMBIO EN LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

La energía libre de Gibbs (G) es igual al cambio en la entalpia (H) menos el producto de la temperatura (T) por el cambio en la entropía (S).

CARACTERÍSTICAS GENERALES DE LA ENERGÍA LIBRE DE GIBBS

1.- La cantidad en que disminuye la energía libre es también la máxima energía útil que se puede usar para realizar trabajo en un proceso dado a temperatura y presión constante.

2.- La energía libre de Gibbs es también un índice de la espontaneidad de una reacción.

Si ΔG es negativa entonces; hay una disminución de energía útil y el proceso será espontaneo.

Si ΔG es positiva entonces; hay un aumento de energía útil y el proceso será NO espontaneo.

Si ΔG = 0 no hay transferencia neta de energía libre y el sistema se encuentra en equilibrio.

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