Diferença entre exotérmico e exergônico

As classificações endotérmico e exotérmico referem-se à transferência de calor $ q $ ou mudanças na entalpia $ \ Delta_ \ mathrm {R} H $. As classificações endergônicas e exergônicas referem-se a mudanças na energia livre (geralmente a Energia Livre de Gibbs) $ \ Delta_ \ mathrm {R} G $.

Se as reações são caracterizadas e balanceadas apenas por transferência de calor (ou alteração na entalpia), você usará a entalpia de reação $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R }} H $.

Então, há três casos para distinguir:

1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, uma reação exotérmica que libera calor para o ambiente (aumento da temperatura)
2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H = 0 $, sem troca líquida de calor
3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H > 0 $, uma reação endotérmica que absorve calor dos arredores (temperatura diminui )

Em 1876, Thomson e Berthelot descreveu essa força motriz em um princípio com relação às afinidades de reações. para eles, apenas reações exotérmicas eram possíveis.

Ainda assim, como você explicaria, por exemplo, panos úmidos sendo suspensos em uma linha de pano – secos, até durante o inverno frio? Graças aos trabalhos de von Helmholtz , van “t Hoff , Boltzmann (e outros) podemos fazer. Entropia $ S $, dependendo do número de realizações acessíveis dos reagentes (“descrevendo o grau de ordem”) necessariamente deve ser levado em consideração também.

Esses dois contribuem para o trabalho máximo que uma reação pode produzir, descrito por Energia livre de Gibbs $ G $. Isso é de particular importância considerando reações com gases, porque o número de realizações acessíveis dos reagentes (“grau ou ordem”) pode mudar ($ \ Delta_ \ mathrm {R } S $ pode ser grande). Para uma dada reação, a mudança na energia livre de Gibbs da reação é $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} H – T \ Delta {} _ {\ mathrm {} R} S $.

Então, há três casos para distinguir:

1. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G < 0 $, uma reação exergônica, “runni ng voluntariamente “da esquerda para a direita da equação de reação (reagir é espontâneo conforme está escrito)
2. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G = 0 $, o estado da termodinâmica equilíbrio, ou seja, em um nível macroscópico, não há reação líquida ou
3. $ \ Delta {} _ {\ mathrm {R}} G > 0 $, uma reação endergônica, que precisa de entrada de energia externa para ser executada da esquerda para o lado direito da equação de reação ou, de outra forma, para trás, da direita para a esquerda (a reação é espontânea na direção reversa)

As reações podem ser classificadas de acordo com a entalpia de reação, entropia de reação, entalpia de reação livre – mesmo simultaneamente – sempre favorecendo uma reação exergônica:

1. Exemplo, combustão de propano com oxigênio , $ \ ce {5 O2 + C3H8 – > 4H2O + 3CO2} $. Uma vez que tanto dissipação de calor ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $, exotérmico) e aumento do número de partículas ($ \ Delta _ {\ mathrm {R} } S > 0 $) favorecem a reação, é uma reação exergônica ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G < 0 $).
2. Exemplo, reação de dioxigênio ao ozônio, $ \ ce {3 O2 – > 2 O3} $. Esta é uma reação endergônica ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} G > 0 $), porque o número de moléculas diminui ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $) e simultaneamente é endotérmico ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H > 0 $), também.
3. Reação de gás de água , em que o vapor de água é guiado sobre carbono sólido $ \ ce {H2O + C < = > CO + H2} $. Apenas em temperaturas $ T $ produzindo uma contribuição entrópica $ T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S > \ Delta _ {\ mathrm {R}} H $, um endotérmico a reação pode se tornar exergônica.
4. A reação de hidrogênio e oxigênio para produzir vapor de água, $ \ ce {2 H2 + O2 – > 2 H2O} $.Esta é uma reação exotérmica ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} H < 0 $) com número decrescente de partículas ($ \ Delta _ {\ mathrm {R}} S < 0 $). Apenas a temperaturas iguais ou inferiores a $ T $ com $ | T \ cdot \ Delta _ {\ mathrm {R}} S | < | \ Delta _ {\ mathrm {R}} H | $ há uma reação macroscópica. Em outras palavras, embora a reação funcione bem em temperatura ambiente, em altas temperaturas (por exemplo, 6000 K), esta reação não ocorre.

Afinal, tenha em mente que se trata de termodinâmica , e não cinética. Também há indicações de espontaneidade de uma reação.

Comentários

• Portanto, eles ‘ são apenas sinônimos para espontâneo e não espontâneo?
• @ user3932000 Não, eles não são sinônimos de espontâneo ou não espontâneo. Eles avaliam a diferença de energia, comparando o estado de energia do (s) material (is) de partida com o do (s) produto (s).
• Então, são duas maneiras de expressar os mesmos estados? Exergônico / endergônico ao descrever diferenças de energia e espontâneo / não espontâneo ao descrever a termodinâmica de reação.

Ambos exergônicos e as reações exotérmicas liberam energia, no entanto, as energias liberadas têm diferentes significados, como segue:

• Reação exotérmica

  • A energia liberada é apenas chamada de energia
  • A energia dos reagentes é maior do que a dos produtos
  • A energia do sistema de reação diminui em relação ao ambiente, ou seja, o ambiente fica mais quente.

• Reação exergônica

  • Energia liberada, tem um nome especial chamado energia de Gibbs ou energia livre de Gibbs
  • Os reagentes de energia são maiores que os dos produtos
  • Não tem nada a ver com o quão quente ou frio os reagentes se tornam. Tem um significado mais químico – diz respeito à espontaneidade da reação; portanto, sempre significa que uma reação é viável, ou seja, a reação sempre acontecerá.

Em resumo, enquanto uma reação exergônica significa que uma reação é espontânea, uma reação exotérmica não tem nada a ver com espontaneidade, mas que uma energia é liberada para o ambiente.

Em Exotérmica e Reações endotérmicas, estamos falando principalmente sobre as mudanças na energia potencial, essas mudanças tendem a se manifestar como o fluxo de calor sob condições de pressão constante em torno da primeira lei da termodinâmica. Quando medimos a entalpia, estamos medindo a energia envolvida na formação / quebra de ligações químicas em uma reação específica.

Este é um métrica muito útil para prever quais compostos se formarão sob certas condições e as mudanças de energia potencial TOTAL, entretanto. a 2ª lei da termodinâmica nos diz que não podemos usar TODA a energia em uma reação química para fazer o trabalho, apenas uma pequena quantidade dela . Portanto, tivemos que criar o Endergonic e o Exergonic para explicar como as mudanças no GIBBS FREE ENERGY funcionam com uma reação química

TLDR: Exo / Endotérmico estamos medindo mudanças nos estados de energia potencial

não podemos usar toda a energia potencial para realizar o trabalho

temos que medir a energia que podemos usar para trabalhar como energética e exergônica

Para uma reação exotérmica, $ \ Delta H \ lt0 $. Para uma restrição de reação exergônica é (de Gibbs-Helmholtz eqn): $ \ Delta G \ lt0 \ Rightarrow \ Delta HT \ Delta S \ lt0 \ Rightarrow \ Delta H \ lt T \ Delta S $ Portanto, mesmo se $ \ Delta H > 0 $ (reação endotérmica), uma reação pode ser exergônica, desde que siga a restrição para ela ($ \ Delta H \ lt T \ Delta S $; temperatura alta ou maior no. grau de liberdade). Portanto, não existe a imposição de que uma reação tenha que ser exotérmica se for exergônica ou vice-versa.

Comentários

• Edite sua resposta – como escrito, está ‘ incompleto. Consulte este guia de estilo para saber como redigir suas postagens.

Sim, todas as reações exergônicas são exotérmicas. Considere uma reação ocorrendo espontaneamente, sabemos que a energia seria liberada, ou seja, “$ \ ce {\ Delta H} $ é negativo” (uma vez que uma reação ou processo de absorção de energia a torna não espontânea) e de acordo com a segunda lei da termodinâmica, entropia (ou desordem) do sistema deve aumentar.

$ \ ce {\ Delta H} $ negativo e entropia positiva crescente tornam $ \ ce {\ Delta G} $ negativo de acordo com a equação: $ \ ce {\ Delta G = \ Delta H ~ – ~ T \ Delta S} $ (onde $ \ ce {\ Delta} $ = mudança; G = Gibb ” s energia livre; H = entalpia; T = temperatura termodinâmica e S = entropia). Portanto, se a alteração da entalpia for negativa e a alteração da energia livre for negativa, ambas são (respectivamente) exotérmicas e exergônicas. O mesmo se aplica para endotérmicos e endergônicos .

Comentários

• Sua primeira frase está incorreta. Veja aqui para um reação espontânea (exergônica), porém endotérmica. Os exemplos não são tão comuns porque, em baixas temperaturas, o fator entrópico costuma ser pequeno, então as mudanças de energia livre são principalmente influenciadas por mudanças de entalpia.