Principio de Thompsen y Berthelot – Química física

Suponga que un recipiente contiene gas hidrógeno a cierta presión y temperatura. Ahora, agregue tres gases más de la clase de halógenos (como flúor, cloro y bromo) debido a su afinidad con el hidrógeno. Conociendo la entalpía estándar de formación de los compuestos finales de las reacciones, es posible establecer qué reacción ocurrirá primero:

H_{2 (g)} + F_{2 (g)} -> 2HF_(gramo)ΔH = -268,36 KJ / mol

H_{2 (g)} + Cl_{2 (g)} -> 2HCl_(gramo)ΔH = -92,38 KJ / mol

H_{2 (g)} + Br_{2 (g)} -> 2HBr_(gramo)ΔH = -36,37 KJ / mol

Como la reacción de formación de fluoruro de hidrógeno libera más energía (menor H es la más pequeña de las tres), se puede decir que este compuesto es el primero en formarse, dado el Principio de Thompsen y Berthelot:

«Entre un conjunto de posibles reacciones químicas, la más exotérmica ocurrirá espontáneamente».

Pero, ¿cuál es la verdadera razón por la que ocurren primero las reacciones más exotérmicas?

Cuando se teorizó este principio (en 1867), los científicos responsables (los mismos que nombran la Ley) eran conscientes de que una reacción química ocurre espontáneamente si, y solo si, los productos son menos energéticos que los reactivos, es decir, más estables. . Por lo tanto:

1. Cuanto más estable es un compuesto, menos energético es;
2. Cuanto menos energético es un compuesto, menor es la variación de entalpía de su reacción de formación (recordando que, como el signo de entalpía es negativo para las reacciones exotérmicas, los números disminuyen con el módulo: por lo tanto, -50 es mayor que -51);
3. Cuanto menor es la variación en la entalpía de formación, más espontánea es.

Por lo tanto, se puede hacer la siguiente declaración:

En una reacción exotérmica, los átomos que componen los reactivos se reorganizan, formando otros compuestos, liberando tanta energía como sea posible durante los nuevos enlaces químicos en forma de calor. De modo que se vuelven menos energéticos cuando se unen a otros átomos y, por lo tanto, más estables.

Hoy, la Química afirma que una reacción espontánea no es necesariamente exotérmica: la síntesis de agua (a partir de hidrógeno y oxígeno gaseosos) es exotérmica, pero no espontánea, ya que se necesita una pequeña fuente de energía para que comience la reacción. Además, la reacción del amoníaco con el agua (formando hidróxido de amonio) es endotérmica (la solución está muy fría, dependiendo de la cantidad de amoníaco utilizada), pero ocurre instantáneamente, sin suministro de energía.

Factores que influyen en las reacciones exotérmicas

Como las reacciones exotérmicas liberan energía térmica, significa que cuanto más baja es la temperatura a la que se encuentran los reactivos, más favorecido es el lado del producto. Sin embargo, esto no significa que la reacción se desarrolle con mayor rapidez: para ello sería necesaria la presencia de un catalizador adecuado.

E, incluso para una temperatura más baja hay un límite: porque con su disminución viene la reducción de la energía cinética de las moléculas y / o átomos involucrados. Por tanto, puede reducir la velocidad a la que tiene lugar la reacción.

Como ocurre con cualquier otra reacción, un catalizador (una especie química inerte a las sustancias involucradas, pero capaz de disminuir la energía de activación de la reacción) acelera el proceso, pero se debe tener cuidado en su elección: ya que, al aumentar la temperatura, el el catalizador puede funcionar mal.

Fuentes:
http://www.scribd.com/doc/3965654/QUIMICA-Termoquimica (consultado el 28/03/2010)
http://www.webvestibular.com.br/revisoes/quimica/conceitos_de_entalpia.htm (acceso el 28/03/2010)