Proceso endotérmico

Un proceso endotérmico es un proceso químico o físico que absorbe calor de su entorno. ^[1] En términos de termodinámica y termoquímica , es un proceso termodinámico con un aumento de la entalpía H (o energía interna U ) del sistema. ^[2] En un proceso endotérmico, el calor que absorbe un sistema es transferencia de energía térmica al sistema. Por lo tanto, una reacción endotérmica generalmente conduce a un aumento de la temperatura del sistema y una disminución de la del entorno. ^[1]

El término fue acuñado por el químico francés del siglo XIX Marcellin Berthelot . ^[3] El término endotérmico proviene del griego ἔνδον ( endon ) que significa 'dentro' y θερμ- ( therm ) que significa 'caliente' o 'tibio'. ^[4]

Un proceso endotérmico puede ser un proceso químico, como disolver nitrato de amonio ( NH ₄ NO ₃ ) en agua ( H ₂ O ), o un proceso físico, como la fusión de cubitos de hielo . ^[5]

El opuesto de un proceso endotérmico es un proceso exotérmico , que libera o "emite" energía, generalmente en forma de calor y, a veces, como energía eléctrica . ^[1] Por lo tanto, endo en endotérmico se refiere a la energía o calor que entra, y exo en exotérmico se refiere a la energía o calor que sale. En cada término (endotérmico y exotérmico), el prefijo se refiere a dónde va el calor (o la energía eléctrica) a medida que ocurre el proceso. ^[6]

Debido a la formación y ruptura de enlaces durante diversos procesos (cambios de estado, reacciones químicas), suele haber un cambio de energía. Si la energía de los enlaces que se forman es mayor que la energía de los enlaces que se rompen, entonces se libera energía. Esto se conoce como reacción exotérmica. Sin embargo, si se necesita más energía para romper los enlaces que la energía que se libera, se absorbe energía. Por lo tanto, es una reacción endotérmica . ^[7]

El que un proceso pueda ocurrir espontáneamente depende no solo del cambio de entalpía sino también del cambio de entropía ( ∆ S ) y de la temperatura absoluta T . Si un proceso es un proceso espontáneo a una cierta temperatura, los productos tienen una energía libre de Gibbs G = H – TS menor que los reactivos (un proceso exergónico ), ^[2] incluso si la entalpía de los productos es mayor. Por lo tanto, un proceso endotérmico generalmente requiere un aumento de entropía favorable ( ∆ S > 0 ) en el sistema que supere el aumento desfavorable de entalpía de modo que todavía ∆ G < 0 . Si bien las transiciones de fase endotérmicas a estados más desordenados de mayor entropía, por ejemplo, fusión y vaporización, son comunes, los procesos químicos espontáneos a temperaturas moderadas rara vez son endotérmicos. ^[8] El aumento de entalpía ∆ H ≫ 0 en un proceso fuertemente endotérmico hipotético generalmente resulta en ∆ G = ∆ H – T ∆ S > 0 , lo que significa que el proceso no ocurrirá (a menos que sea impulsado por energía eléctrica o fotónica). Un ejemplo de un proceso endotérmico y exergónico es

${\displaystyle {\ce {C6H12O6 + 6 H2O -> 12 H2 + 6 CO2}}}$

${\displaystyle \Delta _{r}H^{\circ }=+627\ {\text{kJ/mol}},\quad \Delta _{r}G^{\circ }=-31\ {\text{kJ/mol}}}$.

• Evaporación
• Sublimación
• Craqueo de alcanos
• Descomposición térmica
• Hidrólisis
• Nucleosíntesis de elementos más pesados ​​que el níquel en núcleos estelares ^[9]
• Los neutrones de alta energía pueden producir tritio a partir de litio-7 en un proceso endotérmico, consumiendo 2,466 MeV . Esto se descubrió cuando la prueba nuclear Castle Bravo de 1954 produjo un rendimiento inesperadamente alto. ^[10]
• Fusión nuclear de elementos más pesados ​​que el hierro en supernovas ^[11]
• Disolver juntos hidróxido de bario y cloruro de amonio

Los términos "endotérmico" y "endotermo" derivan del griego ἔνδον endon "dentro" y θέρμη thermē "calor", pero dependiendo del contexto, pueden tener significados muy diferentes.

En física, la termodinámica se aplica a los procesos que involucran a un sistema y sus alrededores, y el término "endotérmico" se utiliza para describir una reacción en la que la energía es absorbida "dentro" del sistema (en comparación con una reacción "exotérmica", que libera energía "hacia afuera"). ^{[12] [13]}

En biología, la termorregulación es la capacidad de un organismo para mantener su temperatura corporal, y el término " endotermo " se refiere a un organismo que puede hacerlo desde "adentro" utilizando el calor liberado por sus funciones corporales internas (frente a un " ectotermo ", que depende de fuentes de calor ambientales externas) para mantener una temperatura adecuada. ^[14]

• Exotérmico y endotérmico: hiperglosario de MSDS en Interactive Learning Paradigms, Incorporated