Termodinámica y reacciones espontáneas
La termodinámica estudia las transformaciones energéticas en las reacciones químicas. La entalpía (ΔH) indica si una reacción libera calor (exotérmica, ΔH<0) o absorbe calor (endotérmica, ΔH>0).
La energía libre de Gibbs (ΔG) determina la espontaneidad de una reacción a temperatura y presión constantes. Cuando ΔG es negativo, la reacción es espontánea; cuando es positivo, no es espontánea. Por ejemplo, la reacción entre CaO y HCl con ΔG=145.4 kJ es no espontánea, mientras que la combustión del carbono con ΔG=-394.4 kJ es espontánea.
La velocidad de reacción está influenciada por varios factores, siendo la temperatura uno de los más importantes. Un experimento con peróxido de hidrógeno demuestra que al aumentar la temperatura, la descomposición ocurre más rápidamente, reduciendo el tiempo de reacción de 15 a 5 minutos.
💡 Dato interesante: Muchas reacciones espontáneas (ΔG<0) ocurren muy lentamente debido a una alta energía de activación. Los catalizadores aceleran estas reacciones sin ser consumidos, siendo fundamentales en procesos industriales y biológicos.
La presión afecta significativamente el volumen de los gases. En un experimento con un émbolo, se observa que al aumentar la presión (añadiendo más libros), el volumen disminuye proporcionalmente, lo que ilustra la ley de Boyle: a temperatura constante, el volumen es inversamente proporcional a la presión.