La energía libre de Gibbs y la espontaneidad de reacción

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   aumenta      disminuye      espontánea      sistema      temperatura      termoquímica   

La termodinámica estudia el intercambio de energía entre un sistema (porción de materia que seleccionamos) y sus alrededores.
La aplicación de la termodinámica al estudio de los sistemas químicos (reactivos que se transforman en productos) se denomina . Su objetivo principal es predecir la posibilidad de que una reacción química ocurra, lo que requiere saber cuáles son los factores que favorecen que la reacción avance.
La termoquímica se basa en dos principios o leyes de la termodinámica. El primero afirma que la cantidad de energía del sistema más la del entorno permanece constante. El segundo establece que la entropía total, la del sistema más la del entorno, siempre. Estas dos leyes no se pueden demostrar. Su validez es universal pues, después de siglos de desarrollo científico, no se ha encontrado ningún caso en que no se cumplan.
En esta unidad, se estudian aquellas transformaciones en que la variación de energía asociada a una reacción química se manifiesta fundamentalmente en forma de calor. Cuando la reacción se realiza en un recipiente de volumen fijo el calor intercambiado es igual al cambio de energía interna (ΔU); si la reacción se realiza en un recipiente abierto (a presión constante), lo que es mucho más frecuente en la práctica, el calor absorbido o liberado es igual la cambio de entalpía (ΔH). El valor de ΔH mide la cantidad de calor absorbida o liberada al transformarse los reactivos en productos y, además, nos informa de la fortaleza de los enlaces en las sustancias que intervienen en la reacción química.
Una reacción química ocurre sin necesidad de una intervención externa continua. El primer principio no nos dice en qué sentido evoluciona un proceso espontáneo, sólo establece que la energía puede ser intercambiada entre el sistema y los alrededores, pero jamás se crea o se destruye. Pero esto se cumple tanto en procesos espontáneos como en los que no los son.
Para saber si una reacción química es espontánea, recurrimos al segundo principio de la termodinámica. Esto supone conocer el cambio entrópico del sistema junto con el del entorno. No obstante, para sistemas cerrados y a presión y temperatura constantes (que es el caso de la mayoría de las reacciones químicas de interés), la termoquímica establece una función termodinámica que tiene que ver con propiedades exclusivas del , denominada energía libre de Gibbs, cuya variación (ΔG) nos permite predecir cuál será la evolución de una reacción química determinada.
En una reacción espontánea la energía libre , esto es, ΔG < 0. Observando la definición de ΔG, (ΔG = ΔH - T·ΔS) se advierte que hay dos causas que impulsan las reacciones química, la disminución de energía (ΔH < 0) y el aumento del desorden (ΔS > 0). En muchas reacciones químicas los efectos entálpico y entrópico tienen signos diferentes por lo que la espontaneidad de la reacción depende de la .