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Diferencias entre reacciones endotérmicas y exotérmicas

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Respuesta rápida

Endotérmicas: absorben calor, $\Delta H > 0$ , enfrían la mezcla (fundición del hielo, fotosíntesis, disolución de $\text{NH}_4\text{NO}_3$ ). Exotérmicas: liberan calor, $\Delta H < 0$ , calientan el entorno (combustión, oxidación, respiración, neutralización).

📚 exercise quimica ⭐⭐⭐ Dificultad 3/5 ⏱ 4 min lectura

Solución — Página 82

Quimica 1° · 2024

Ejercicio 4

Investigo y describo las diferencias entre reacción endotérmica y exotérmica. Detallo algunos ejemplos.

Parte 4.a

¿Qué son las reacciones endotérmicas?

Son reacciones en las que el sistema absorbe calor del entorno para ocurrir.
En el diagrama de energía, los productos tienen mayor energía que los reactivos, porque la energía se almacena en los nuevos enlaces.
Se representa con $\Delta H > 0$ (entalpía positiva): el calor es un "reactivo" del proceso.
La mezcla se enfría: la temperatura del entorno disminuye, por eso un vaso con una disolución puede "congelarse" en la pared.
Ejemplo clásico: la disolución de sal de $\text{NH}_4\text{NO}_3$ en agua (el hielo químico del "bolsita de gel frío") absorbe tanta energía que el vaso se siente helado.
Otro ejemplo: la fusión del hielo (el hielo de la imagen absorbe calor ambiente para volverse agua) y la fotosíntesis, donde la planta absorbe energía luminosa: $6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{luz}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \qquad \Delta H > 0$

Parte 4.b

¿Qué son las reacciones exotérmicas?

Son reacciones en las que el sistema libera calor al entorno.
Los productos poseen menor energía que los reactivos; la diferencia se desprende como calor.
Se representa con $\Delta H < 0$ (entalpía negativa).
La temperatura del entorno aumenta: el termómetro de la imagen (fuego) marca valores altos.
Ejemplo: la combustión de carbón de leña (fuego de la imagen): $\text{C}(s) + \text{O}_2(g) \longrightarrow \text{CO}_2(g) \qquad \Delta H = -393{,}5\ \text{kJ/mol}$
Otros ejemplos: la oxidación lenta del hierro (oxidación o corrosión), la neutralización ácido-base al calentar la disolución y la respiración celular: $\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2 \longrightarrow 6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \qquad \Delta H < 0$

Parte 4.c

Cuadro comparativo

Criterio	Endotérmica	Exotérmica
Energía	Absorbe del entorno	Libera al entorno
Signo de $\Delta H$	$\Delta H > 0$	$\Delta H < 0$
Energía de productos vs. reactivos	Productos > Reactivos	Productos < Reactivos
Temperatura de la mezcla	Disminuye	Aumenta
Termómetro (imagen)	Marcas bajas, cerca de $0^\circ\text{C}$ o negativas	Marcas altas, $>100^\circ\text{C}$
Ejemplos	Fusión del hielo, fotosíntesis, disolución de $\text{NH}_4\text{NO}_3$	Combustión, oxidación, neutralización, respiración
Diagrama de energía	Suben los productos	Bajan los productos

Parte 4.d

Relación con el calor de reacción

El calor de reacción $q$ se relaciona con la entalpía: $q_p = \Delta H$ a presión constante.
Para una endotérmica, $q > 0$ : el calor entra al sistema (como el hielo que se derrite tomando calor ambiente).
Para una exotérmica, $q < 0$ : el calor sale del sistema (como la leña en llamas que calienta el entorno).
Conviene recordar la ley de conservación de la energía: la energía que absorbe el sistema en una endotérmica proviene del entorno, y la que libera en una exotérmica se reparte entre el entorno.

Respuesta

Las reacciones endotérmicas absorben calor ( $\Delta H > 0$ ), enfrían la mezcla y tienen productos más energéticos que los reactivos (fusión del hielo, fotosíntesis, disolución de $\text{NH}_4\text{NO}_3$ ); las exotérmicas liberan calor ( $\Delta H < 0$ ), calientan el entorno y producen sustancias de menor energía (combustión, oxidación, respiración, neutralización).

Contenido de la página

4 Investigó y describo las diferencias entre reacción endotérmica y exotérmica. Detallo algunos ejemplos.

La página presenta un espacio de redacción para el estudiante, acompañado de tres imágenes: termómetros de mercurio con lecturas altas (fuego), un cubo de hielo derritiéndose y un fuego de leña en llamas, que ilustran los dos tipos de reacciones según el cambio de temperatura del entorno.

Tabla

Criterio	Reacción endotérmica	Reacción exotérmica
Energía	Absorbe del entorno	Libera al entorno
Signo de $\Delta H$	$\Delta H > 0$	$\Delta H < 0$
Energía de productos vs. reactivos	Productos > Reactivos	Productos < Reactivos
Temperatura de la mezcla	Disminuye	Aumenta
Ejemplos	Fusión del hielo, fotosíntesis, disolución de $\text{NH}_4\text{NO}_3$	Combustión, oxidación, neutralización, respiración celular

Diagrama

flowchart LR
  A[Reactivos] -->|endotérmica: absorbe calor, ΔH > 0| B[Productos de mayor energía]
  C[Reactivos de mayor energía] -->|exotérmica: libera calor, ΔH < 0| D[Productos]
  E[Entorno] -->|calor q > 0| A
  C -->|calor q > 0| F[Entorno]

Fórmulas y ecuaciones

Endotérmica: $\Delta H > 0$ (el calor es un reactivo)

Exotérmica: $\Delta H < 0$ (el calor es un producto)

$q_p = \Delta H$ a presión constante

$\text{C}$ (s) + $\text{O}$ _2(g) $\longrightarrow$ $\text{CO}$ _2(g) $\qquad$ $\Delta$ H = -393{,}5\ $\text{kJ/mol}$

6 $\text{CO}$ _2 + 6 $\text{H}$ _2 $\text{O}$ $\xrightarrow{\text{luz}}$ $\text{C}$ _6 $\text{H}@@MATH_0@@\text{O}$ _6 + 6 $\text{O}$ _2 $\qquad$ $\Delta$ H > 0

$\text{C}$ _6 $\text{H}@@MATH_0@@\text{O}$ _6 + 6 $\text{O}$ _2 $\longrightarrow$ 6 $\text{CO}$ _2 + 6 $\text{H}$ _2 $\text{O}$ $\qquad$ $\Delta$ H < 0

$q_p$ = $\Delta$ H

Glosario (6)

Reacción endotérmica: Reacción química que absorbe calor del entorno; la entalpía de reacción es positiva ($\Delta H > 0$).
Reacción exotérmica: Reacción química que libera calor al entorno; la entalpía de reacción es negativa ($\Delta H < 0$).
Entalpía ($H$): Función de estado que mide la energía contenida en un sistema a presión constante; su variación $\Delta H$ equivale al calor intercambiado.
Calor de reacción: Cantidad de energía en forma de calor absorbida o liberada durante una reacción química.
Combustión: Reacción exotérmica rápida entre una sustancia combustible y el oxígeno, que produce calor y luz.
Fusión: Cambio de estado sólido a líquido que, en el caso del hielo, es un proceso endotérmico.

Preguntas para practicar

¿Cómo puedo distinguir si una reacción es endotérmica o exotérmica observando un termómetro?

Si al mezclar los reactivos la temperatura del termómetro baja, el proceso absorbe calor y es endotérmico; si la temperatura sube, el proceso libera calor y es exotérmico.

¿Por qué la fotosíntesis se considera endotérmica si produce sustancias con energía?

Porque los productos (glucosa y oxígeno) almacenan más energía que los reactivos (dióxido de carbono y agua); esa energía extra proviene del sol y es absorbida por el sistema, de allí que $\Delta H > 0$.

¿Qué le ocurre a la temperatura de un ambiente donde se quema madera?

Aumenta, porque la combustión es una reacción exotérmica que libera calor ($\Delta H < 0$) al entorno; por eso el termómetro de la figura marca temperaturas elevadas.

Temas y conceptos clave

Reacciones endotérmicasReacciones exotérmicasEntalpía de reacciónCalor de reacciónEndotérmicaExotérmicaEntalpía ($\Delta H$)Calor absorbido/liberadoCombustiónFusiónFotosíntesisOxidación lenta