¿Cómo puedo averiguar si una reacción es endotérmica o exotérmica sin su valor de entalpía?

Question

Ya conozco la forma de determinar si la reacción dada es exotérmica o endotérmica por los valores de entalpía. Pero, ¿es posible sin los valores de entalpía, y sólo mirando la reacción?

Por lo que sé, hay dos tipos de reacciones químicas, las reacciones unidireccionales y las reversibles.

Entonces, ¿cómo puedo determinar este factor en reacciones unidireccionales y reacciones reversibles ?

Supongo que para las reacciones reversibles podemos utilizar constantes de equilibrio como $K_p$ , $K_c$ pero no estoy seguro de que sea correcto. Por otra parte, siento que no hay tal manera de determinar lo que quiero en las reacciones de una manera. Entonces, ¿cómo puedo decidirlo?

Answer 1

En primer lugar, la constante de equilibrio $K$ en general no dice demasiado sobre el cambio de entalpía de la reacción ya que está relacionado con el cambio de energía libre (Gibbs) $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$ . Es cierto que en algunos casos sencillos (como las reacciones en fase gaseosa) el cambio de entropía se puede aproximar mirando la estequiometría de la reacción, pero en general suele ser más complicado.

En cuanto a su distinción entre reacciones unidireccionales y reversibles, creo que también puede suponer que todas las reacciones son reversibles, pero algunas tienen $K$ por lo que el equilibrio se desplaza totalmente hacia un lado de la reacción - esto es el resultado de una $\Delta G$ .

En el caso de una reacción "reversible" siempre se puede observar el cambio de la constante de equilibrio con la temperatura. La constante es

$K = \exp\left(-\frac{\Delta G}{RT}\right)=\exp\left(-\frac{\Delta H}{RT}\right)\exp\left(\frac{\Delta S}{R}\right)$

por lo que de la dependencia de la temperatura se puede deducir el signo de $\Delta H$ . Naturalmente, esto es asumiendo que $\Delta H$ y $\Delta S$ no depende de la temperatura en el rango de temperatura que se está viendo.

La figura muestra el cambio de la constante de equilibrio con la temperatura (unidades arbitrarias) para una reacción exotérmica (línea amarilla) y una endotérmica (línea azul).

Sólo con ver la reacción no creo que se pueda saber el cambio de entalpía. Normalmente hay enlaces que se rompen en el lado del reactivo y otros que se forman en el lado del producto y normalmente hay un delicado equilibrio entre ambos. La gente ha llegado a valores de resistencia de enlace (que podrían determinarse a partir de valores conocidos de $\Delta H$ ) y puede utilizarlos en su reacción.

Answer 2

Si se conocen las entalpías de formación de todos los reactivos y productos, se puede calcular el cambio de entalpía estándar ( $\Delta H^\circ$ ).

Si no se conocen, se puede estimar $\Delta H^\circ$ utilizando energías de enlace como se describe en este video .

Por último, si se sabe que la reacción es espontánea ( $\Delta G^\circ < 0$ ) y si el cambio de entropía estándar es (probablemente) negativo (por ejemplo, si el número de partículas disminuye) entonces debe ser una reacción exotérmica.