¿Si el magnesio reacciona con oxígeno para producir óxido de magnesio solo con la aplicación de calor, por qué no se clasifica como una reacción endotérmica?

Question

¿Por qué no se tiene en cuenta la energía que se utiliza para superar la energía de activación de los átomos de magnesio para reaccionar con el oxígeno?

Answer 1

¿Por qué no se tiene en cuenta la energía que se utiliza para superar la energía de activación de los átomos de magnesio para reaccionar con el oxígeno?

Por lo general, la energía de activación es mucho más alta que la diferencia de energía entre los reactivos y los productos. La energía de activación se utiliza cuando pasas de los reactivos al complejo activado, y más o menos vuelve a estar disponible cuando pasas del complejo activado al producto. Como dijo Waylander en los comentarios, exotérmico o endotérmico se basa en la diferencia de energía entre reactivos y productos, no en el tamaño de la energía de activación (de lo contrario, todas las reacciones serían endotérmicas).

Si el magnesio reacciona con oxígeno para producir solo óxido de magnesio al aplicar calor, ¿por qué no se clasifica como una reacción endotérmica?

Sólo porque estás calentando algo para hacerlo reaccionar no significa que haya un flujo neto de calor desde el entorno hacia la reacción. Sería más preciso decir que estás aumentando la temperatura para permitir que la reacción proceda.

[de los comentarios]: Solo necesitas calentar una pulgada y hacerla arder. Entonces el propio proceso de ardor suministra suficiente calor para mantener la cinta ardiendo.

Nuevamente, esto se trata de la temperatura, no de exotérmico o endotérmico. Hay múltiples razones por las que una reacción podría ocurrir a altas temperaturas pero no a bajas temperaturas:

• Cambio en la constante de equilibrio: Por ejemplo, el vapor de agua forma rocío a baja temperatura, y el rocío se evapora de nuevo a alta temperatura. La energía de activación es lo suficientemente baja como para que evaporación y condensación ocurran a cualquiera temperatura, pero la dirección neta cambia.
• Velocidades de reacción: Algunas reacciones tienen una alta energía de activación y son demasiado lentas a baja temperatura, por lo que debes aumentar la temperatura para observarlas. Esto no significa que sean endotérmicas (mira la reacción de termita).
• Permitir que los reactivos se junten: El magnesio está cubierto por una capa de óxido de magnesio, lo que evita que el oxígeno del aire reaccione con el magnesio. A temperatura más alta, el magnesio metálico se funde y entra en contacto con el aire.
• Un paso lento en una reacción en cadena de múltiples pasos: En reacciones radicales, la formación inicial de un radical tiene la energía de activación más alta, mientras que la reacción de un radical con otros reactivos para formar otro radical (propagación en cadena) tiene una energía de activación más baja. En este caso, el primer paso requeriría una temperatura más alta (como una chispa) o un catalizador (iniciador radical) y luego la reacción en cadena puede proceder a baja temperatura.

Salvo por el primero, no importa si la reacción es endotérmica o exotérmica: una temperatura más alta ayuda o es necesaria para observar una reacción. Puedes tener una reacción endotérmica incluso a temperaturas más bajas. La transferencia de calor puede ocurrir incluso en condiciones de baja temperatura porque las moléculas tienen energía térmica de todos modos.

Usando un lenguaje cotidiano, eso suena extraño porque asociamos el calor con temperaturas más altas que la temperatura corporal, por lo que podríamos dudar de que haya calor en agua fría. Sin embargo, las reacciones que enfrían aún más el agua demuestran que el agua puede transferir calor a estos procesos (por ejemplo, el agua fría puede derretir hielo).

Answer 2

La reacción del magnesio con el oxígeno desprende mucho calor, pero es difícil iniciar la reacción. La superficie del metal de magnesio está recubierta con una fina película adherente de óxido/hidróxido, lo que evita una reacción continua. Además, la mayor parte del metal conduce el calor lejos; el polvo fino o la cinta reacciona mucho más fácilmente, ¡incluso puede ser pirofórico! Básicamente, la reacción se sofoca a sí misma, hasta que el metal se calienta tanto que la película se vuelve menos protectora. Quizás debido a diferentes coeficientes de expansión térmica o deshidratación del hidróxido.

Muchos metales parecen ser igualmente inertes al oxígeno a menos que haya calor o un catalizador presente. El hierro reacciona con el oxígeno lentamente, pero el agua aumenta la velocidad de corrosión, y el ion cloruro aumenta aún más la velocidad de reacción.