Ejemplos de reacciones y procesos endotérmicos espontáneos
Un proceso endotérmico absorbe calor de su entorno, por lo que el entorno se enfría. La mayoría de los procesos que ocurren por sí solos liberan calor, pero los siguientes son espontáneos a temperatura ambiente y presión normal aunque absorban calor, porque aumentan mucho la entropía (el desorden). La lista incluye reacciones químicas y también procesos físicos como fundir, evaporar y disolver, y cada elemento indica de cuál se trata.
- Hielo que se derrite a temperatura ambiente — un cambio físico que absorbe cerca de 6 kJ de calor por mol de hielo.
- Agua que se evapora de un charco o de tu piel — un cambio físico que absorbe calor, por eso sudar te refresca.
- Hielo seco que se sublima — un cambio físico en el que el dióxido de carbono sólido absorbe calor y pasa directamente a gas.
- Nitrato de amonio que se disuelve en agua — un proceso de disolución que enfría el agua lo bastante como para usarlo en las bolsas de frío instantáneo.
- Urea que se disuelve en agua — un proceso de disolución que se usa en algunas bolsas de frío instantáneo en lugar del nitrato de amonio.
- Cloruro de amonio que se disuelve en agua — un proceso de disolución que hace bajar de manera notable la temperatura del agua.
- Cloruro de potasio que se disuelve en agua — un proceso de disolución que deja la solución más fría de lo que estaba el agua.
- Hidróxido de bario octahidratado y cloruro de amonio — una reacción química entre dos sólidos que libera amoníaco y puede enfriarse lo suficiente como para congelar agua.
- Bicarbonato y vinagre — una reacción química que libera dióxido de carbono gaseoso mientras la mezcla se enfría ligeramente.
- Bicarbonato y ácido cítrico — una reacción química que produce la efervescencia de las bombas de baño y la sensación de frescor del polvo efervescente de dulces.
¿Por qué un proceso endotérmico puede ser espontáneo?
Que un proceso ocurra por sí solo depende de la variación de la energía libre de Gibbs, ΔG = ΔH − TΔS. Un proceso endotérmico tiene un ΔH positivo, que va en su contra. Pero si el aumento de entropía (ΔS) es lo bastante grande, el término TΔS supera a ΔH y ΔG se vuelve negativo. Por eso el hielo se derrite por encima de 0 °C pero no por debajo, y por eso las reacciones que liberan un gas, como el bicarbonato con vinagre, pueden absorber calor y aun así producirse.
Reacciones endotérmicas que no son espontáneas
Muchas reacciones endotérmicas necesitan un suministro constante de energía y se detienen cuando se retira, como la fotosíntesis, que necesita luz, y la descomposición de la caliza en cal, que necesita un calentamiento intenso. No están incluidas en la lista anterior.