Reacciones exotérmicas y endotérmicas

¿El vaso se calienta porque la reacción soltó calor o porque lo tomó?

Un proceso exotérmico es una reacción o un cambio físico que libera calor. Un proceso endotérmico es el que absorbe calor. La palabra no habla de la rapidez ni de si el cambio es espontáneo. Habla de si el calor sale o entra. ¹

En un calorímetro la lectura se hace con el signo de $q$ puesto en el sistema. Si el proceso es exotérmico, $q$ es negativo: la energía térmica pasa del sistema a su entorno. Si es endotérmico, $q$ es positivo: la energía térmica pasa del entorno al sistema. Cuando una reacción exotérmica ocurre en una disolución dentro del calorímetro, ese calor lo absorbe la disolución y su temperatura sube. El sistema soltó energía y el termómetro del entorno subió. No son dos historias. Son el mismo paso visto desde los dos lados. ²

El reverso cambia el papel. El inverso de un proceso endotérmico es exotérmico. Si un cambio toma calor en un sentido, al correr al revés lo suelta. ³

El signo de $\Delta H$, que es el calor a presión constante, está en el signo de la entalpía.

Ideas clave

• Exotérmica. Libera calor. En el calorímetro, $q$ del sistema es negativo y la energía térmica va al entorno. ^{1 2}
• Endotérmica. Absorbe calor. $q$ del sistema es positivo y la energía térmica llega desde el entorno. ^{1 2}
• El termómetro del vaso. Si la disolución se calienta, absorbió el calor que la reacción soltó. El sistema no "ganó" calor. ²
• El camino inverso. Lo que absorbe calor en un sentido lo libera en el otro. ³

Ejemplos resueltos

El vaso que se enfría

Disuelves una sal en agua y el vaso pasa de $24^\circ$C a $18^\circ$C. No hay otra fuente de frío.

1. La disolución, que funciona como entorno inmediato, bajó de temperatura. Perdió energía térmica.
2. Esa energía entró al proceso de disolución. El sistema la absorbió.
3. $q$ del sistema es positivo. El proceso es endotérmico. ²
4. No concluyas "exotérmica porque hubo un cambio de temperatura". La pista es el sentido: el entorno se enfrió, así que el calor salió de él.

El mismo cambio, al revés

Un cambio de fase absorbe $45$ kJ cuando va de líquido a gas, en las condiciones del problema.

1. En ese sentido el proceso toma calor. Es endotérmico. $q$ del sistema es positivo. ¹
2. El camino de gas a líquido es el inverso.
3. El inverso de un endotérmico es exotérmico. Suelta esos $45$ kJ y $q$ del sistema es $-45$ kJ. ³
4. Compruebas el signo: salir calor, número negativo en el sistema. ²

Errores comunes

Si el vaso se calienta y marcas endotérmica, leíste el termómetro al revés. El calor que sube la temperatura de la disolución salió de la reacción.

Si escribes $q$ positivo para un exotérmico, tomaste el signo del entorno. El libro pone el signo en el sistema: sale calor, $q$ negativo. ²

Si dices que endotérmica significa "no ocurre", mezclaste calor con espontaneidad. Aquí solo se pregunta quién entrega el calor.

Cómo lo pregunta el examen

Te describen un vaso que se enfría o se calienta y piden el nombre del proceso y una razón con la palabra calor. La razón tiene que decir si el calor entra o sale, no solo repetir el nombre.

Otra forma muestra una ecuación con un calor escrito a un lado y pide cuál es exotérmica. Calor del lado de los productos, o un proceso que lo libera, es exotérmica. Calor del lado de los reactivos, o un proceso que lo absorbe, es endotérmica. ¹

También comparan procesos y preguntan cuál libera más. Ahí comparas las energías que te dan. No inventes un signo si el enunciado ya dice "libera".

Resumen

• Exotérmico: el proceso libera calor. Endotérmico: lo absorbe.
• $q$ del sistema es negativo cuando la energía térmica se va al entorno.
• $q$ del sistema es positivo cuando la energía térmica entra desde el entorno.
• Si la disolución del calorímetro se calienta, la reacción soltó ese calor.
• El inverso de un proceso endotérmico es exotérmico.