Por Andrea Becker | Actualizado el 30 de agosto de 2022
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En la mayoría de los cursos de introducción a la química, las reacciones se muestran con una sola flecha, lo que implica un proceso unidireccional. En realidad, las reacciones químicas son reversibles y la dirección que favorecen depende de la energía libre de Gibbs (ΔG) del sistema. Al evaluar ΔG, los científicos pueden predecir si una reacción avanzará, retrocederá o alcanzará el equilibrio.
La entalpía representa la energía total almacenada en un sistema, que surge en gran medida del movimiento aleatorio de las moléculas. No es lo mismo que la energía potencial de los enlaces o la energía cinética del movimiento masivo. La entalpía cambia cuando se agrega o elimina calor o trabajo, y está influenciada por la presión y el volumen, especialmente en los gases.
La entropía mide el grado de desorden o aleatoriedad en un sistema. Cuando un sistema pierde calor, como cuando el agua se congela y se convierte en hielo, su entropía disminuye porque las moléculas adoptan una disposición más ordenada. A escala universal, la entropía nunca disminuye; siempre tiende a aumentar.
Tanto la entalpía como la entropía dependen de la temperatura. Agregar calor aumenta tanto ΔH como ΔS. El cambio de energía libre de Gibbs se calcula como ΔG =ΔH – TΔS, donde T es la temperatura absoluta en Kelvin. Debido a que la temperatura multiplica el término de entropía, puede inclinar el equilibrio entre entalpía y entropía, alterando la espontaneidad de la reacción.
Al examinar ΔG, los químicos pueden determinar la viabilidad de la reacción:
Cuando la entalpía y la entropía favorecen direcciones opuestas, la temperatura se convierte en el factor decisivo. Por ejemplo, una reacción endotérmica (ΔH > 0) con ΔS positivo puede volverse espontánea a altas temperaturas porque el término TΔS supera a ΔH.
Comprender la energía libre de Gibbs permite a los investigadores diseñar procesos eficientes, predecir vías de reacción y controlar la síntesis industrial.
