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232 CAPÍTULO 6 Termoquímica

6.2 Cambios de energía en las reacciones químicas

A menudo los cambios de energía que ocurren durante las reacciones químicas tienen
tanto interés práctico como las relaciones de masa estudiadas en el capítulo 3. Por ejem-
plo, las reacciones de combustión que utilizan combustibles, como el gas natural y el
petróleo, se llevan a cabo en la vida diaria más por la energía térmica que liberan que por
sus productos, que son agua y dióxido de carbono.
Casi todas las reacciones químicas absorben o producen (liberan) energía, por lo
general en forma de calor. Es importante entender la diferencia entre energía térmica y
Esta foto infrarroja muestra dónde
hay fugas de energía (calor) dentro calor . El calor es la transferencia de energía térmica entre dos cuerpos que están a dife-
de una casa. Cuanto más rojo sea rentes temperaturas. Con frecuencia hablamos del “fl ujo de calor ” desde un objeto calien-
el color, mayor es la energía que te hacia uno frío. A pesar de que el término “calor” por sí mismo implica transferencia
se está perdiendo.
de energía, en general hablamos de “calor absorbido ” o “calor liberado ” para describir los
cambios de energía que ocurren durante un proceso. La termoquímica es el estudio de los
Animación
Flujo de calor cambios de calor en las reacciones químicas.
Para analizar los cambios de energía asociados a las reacciones químicas, primero
necesitamos defi nir el sistema o la parte específi ca del universo que nos interesa. Para los
En un proceso, cuando se absorbe o
se libera calor, la energía se conserva, químicos, los sistemas por lo general incluyen las sustancias que están implicadas en
pero hay un intercambio de ésta entre los cambios químicos y físicos. Por ejemplo, suponga un experimento de neutralización
el sistema y su entorno. ácido-base, en el que el sistema es un recipiente que contiene 50 mL de HCl al cual se
agregan 50 mL de NaOH. Los alrededores son el resto del universo externo al sistema.
Hay tres tipos de sistemas . Un sistema abierto puede intercambiar masa y energía,
generalmente en forma de calor, con sus alrededores. Por ejemplo, imagine un sistema
abierto formado por una cantidad de agua en un recipiente abierto, como se muestra en
la fi gura 6.1a). Si cerramos el recipiente, como se muestra en la fi gura 6.1b), de tal ma-
nera que el vapor de agua no se escape o condense en el recipiente, creamos un sistema
cerrado , el cual permite la transferencia de energía (calor) pero no de masa. Al colocar
el agua en un recipiente totalmente aislado, podemos construir un sistema aislado , que
impide la transferencia de masa o energía, como se muestra en la fi gura 6.1c).
La combustión de hidrógeno gaseoso con oxígeno es una de las muchas reacciones
químicas que liberan una gran cantidad de energía (fi gura 6.2):

2H 2 (g) 1 O 2 (g) ¡ 2H 2 O(l) 1 energía

En este caso, la mezcla de reacción (las moléculas de hidrógeno, oxígeno y agua) se
considera como el sistema, y el resto del universo como los alrededores. Debido a que la

Vapor de agua

Calor Calor

a) b) c)
Figura 6.1 Tres sistemas representados por agua en un recipiente: a) un sistema abierto, el cual
permite el intercambio tanto de energía como de masa con los alrededores; b) un sistema cerrado,
que permite el intercambio de energía pero no de masa, y c) un sistema aislado, el cual no permite el
intercambio de energía ni de masa (aquí el matraz está encerrado por una cubierta al vacío).