Algunas reacciones químicas, como la quema de madera o la explosión de TNT, liberan calor a su entorno. Los químicos llaman a estas reacciones exotérmicas. El aumento de la temperatura afecta una reacción exotérmica de dos maneras diferentes: cambiando la velocidad de la reacción y cambiando el equilibrio entre los productos y los reactivos al final de la reacción.

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En general, tu reacción se acelerará porque una temperatura más alta significa más calor y energía en tu sistema. Sin embargo, en algunos casos, elevar la temperatura puede cambiar el equilibrio y evitar que ocurra algo de su reacción.

Tasas de reacción

Casi todas las reacciones van más rápido a medida que aumenta la temperatura, incluidas las reacciones exotérmicas. La reacción entre el oxígeno en el aire y los químicos en la punta de un fósforo, por ejemplo, es tan lento a temperatura ambiente que parece que nada sucede. Sin embargo, cuando se calienta la punta del fósforo golpeándolo contra la tira de la caja, la temperatura aumenta y con ella la velocidad de la reacción hasta que arde con una llama caliente. En general, cuanto más aumente la temperatura de una reacción exotérmica, más rápido irá.

Equilibrium

La mayoría de las reacciones químicas pueden ir en ambos sentidos, lo que significa que pueden correr hacia adelante y convertir los reactivos en productos o correr en reversa y convertir productos en reactivos. A medida que avanza la reacción, los reactivos se agotan gradualmente mientras los productos comienzan a acumularse, por lo que la reacción de avance se ralentiza mientras que la reacción inversa se acelera. Finalmente, las velocidades de las reacciones directa e inversa son las mismas, por lo que, aunque la reacción continúa, las cantidades de productos y reactivos no cambian. Este estado estable se llama equilibrio.

Principio de Le Chatelier

La relación de reactivos con productos en equilibrio depende de la reacción química específica. Para algo como el fuego, por ejemplo, poco o nada del reactivo se deja en equilibrio, mientras que para algo como la reacción entre el nitrógeno y el hidrógeno para producir amoníaco, se pueden dejar en equilibrio muchos reactivos. El principio de Le Chatelier básicamente dice que todos los sistemas químicos quieren llegar al equilibrio y mantenerse en él. Si agrega productos de reacción a un sistema químico en equilibrio, puede esperar que cierta cantidad de producto se convierta en reactivos, mientras que si agrega reactivos, cierta cantidad de reactivos se convertirá en productos para mantener el equilibrio.

Calor y equilibrio

Para una reacción exotérmica, el calor es esencialmente un producto de la reacción. De acuerdo con el principio de Le Chatelier, si aumentas la temperatura, estás incrementando la cantidad de productos, y así cambias el balance en equilibrio hacia los reactivos, lo que significa que habrá más reactivos en equilibrio. Cuanto más alta es la temperatura, más se equilibra el equilibrio en equilibrio hacia los reactivos. Un ejemplo famoso es la reacción entre el hidrógeno y el nitrógeno para producir amoníaco. La reacción es tan lenta a temperatura ambiente que no ocurre nada. Sin embargo, si aumenta la temperatura para acelerar la reacción, el equilibrio en equilibrio cambia hacia los reactivos y se produce muy poco amoníaco.