Las reacciones espontáneas ocurren sin ninguna entrada neta de energía. Muchos factores influyen en si una reacción es espontánea, incluso si la reacción es exotérmica o endotérmica. Las reacciones exotérmicas que producen un aumento del desorden o la entropía siempre serán espontáneas. Por otro lado, las reacciones endotérmicas que producen un aumento en el orden nunca son espontáneas. Sin embargo, una serie de reacciones que involucran la disolución o mezcla de ciertos compuestos son tanto espontáneas como endotérmicas.

Entalpía y Entropía

Los cambios en entalpia y entropía son dos cantidades que afectan la espontaneidad de una reacción. El cambio en la entalpía de una reacción se puede entender generalmente como el cambio en el calor de una reacción. Si este cambio es negativo, el sistema emite energía térmica; la reacción es exotérmica Si el cambio en entalpía es positivo, el sistema absorbe energía térmica; la reacción es endotérmica Otro factor que afecta la espontaneidad es el cambio de una reacción en la entropía. La entropía es un término utilizado para describir la aleatoriedad o el desorden. Si hay un aumento en el desorden, el cambio en la entropía es positivo. Si hay una disminución en el desorden, el cambio en la entropía es negativo.

Gibbs Free Energy

La cantidad que define si una reacción es espontánea se llama energía libre de Gibbs. La energía libre de Gibbs se calcula restando el producto de la temperatura de un sistema y el cambio de entropía del cambio de entalpía del sistema. (La palabra "sistema" puede ser reemplazada por la palabra "reacción"). Si este resultado es negativo, la reacción es espontánea. Por lo tanto, para que una reacción endotérmica sea espontánea, el producto de la temperatura y el cambio de entropía debe ser mayor que el cambio en entalpía.

Disolución de nitrato de amonio

Cuando la sal es nitrato de amonio se disuelve en agua, consume calor de su entorno; este es un proceso endotérmico. El contenedor y el entorno pueden sentir mucho frío al tacto cuando esto sucede. Por esta razón, el nitrato de amonio se usa en compresas frías. En este proceso, el cambio en entalpía es positivo. Sin embargo, el cambio en la entropía también es positivo; el sistema se vuelve más desordenado. Este cambio en la entropía es lo suficientemente grande como para que el producto matemático de la temperatura y el cambio de entropía en la ecuación de energía libre de Gibbs sea mayor que el cambio en la entalpía. Por lo tanto, la energía libre de Gibbs es negativa y la reacción es espontánea.

Hidroxido de bario y tiocianato de amonio

La reacción entre el hidróxido de bario sólido octahidratado y el tiocianato de amonio sólido es endotérmica y espontánea. Dos de los productos en esta reacción son el gas de amoníaco y el agua líquida. Estos cambios de fase de sólido a gas y líquido dan a la reacción un cambio positivo en la entropía. El trastorno del sistema aumenta debido a estos cambios: los gases y líquidos tienen más desorden que los sólidos. De nuevo, este aumento del trastorno supera el cambio en la entalpía y la reacción es espontánea.