Reacción exotérmica
Una reacción exotérmica libera energía, normalmente en forma de calor, y tiene una variación de entalpía negativa.
Una reacción exotérmica es una reacción química que libera energía al entorno, normalmente en forma de calor. En ella los productos tienen menos energía que los reactivos, y la diferencia se desprende, de modo que la temperatura de los alrededores aumenta. La combustión de la madera, del gas o de la gasolina son ejemplos cotidianos.
¿Qué es una reacción exotérmica?
El término procede del griego exo («hacia fuera») y thermos («calor»). Durante una reacción química se rompen enlaces en los reactivos, lo que consume energía, y se forman enlaces nuevos en los productos, lo que la libera. Cuando la energía liberada al formar los enlaces es mayor que la absorbida al romper los anteriores, el balance es exotérmico.
En termoquímica esto se expresa con la variación de entalpía (ΔH), que es negativa:
Su opuesta es la reacción endotérmica, que absorbe calor del entorno y tiene ΔH positiva.
Características
- Liberan energía: calor, y a veces luz o sonido.
- La temperatura del sistema y del entorno aumenta si no se disipa el calor.
- ΔH es negativa.
- Los productos son energéticamente más estables que los reactivos.
- Pueden necesitar un aporte inicial de energía, la energía de activación (una chispa, una cerilla), para ponerse en marcha. Que una reacción sea exotérmica no significa que ocurra por sí sola de forma inmediata: una vez iniciada, el propio calor que libera suele mantenerla.
Ejemplos de reacciones exotérmicas
| Reacción | Ecuación | Dato |
|---|---|---|
| Combustión del metano | CH₄ + 2O₂ → CO₂ + 2H₂O | ΔH ≈ −890 kJ/mol |
| Neutralización ácido-base | H⁺ + OH⁻ → H₂O | ΔH ≈ −57 kJ/mol |
| Reacción de la termita | Fe₂O₃ + 2Al → Al₂O₃ + 2Fe | Supera los 2000 °C |
| Respiración celular | C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O | ΔH ≈ −2803 kJ/mol de glucosa |
| Oxidación del hierro | 4Fe + 3O₂ → 2Fe₂O₃ | Lenta; es la base de las bolsas calentadoras |
Otros casos son la combustión de madera y combustibles, la explosión de la pólvora, la disolución del hidróxido de sodio en agua, el fraguado del cemento y la mezcla de cal viva con agua. En los seres vivos, el metabolismo de los nutrientes es exotérmico y mantiene la temperatura corporal.
Diagrama de energía
En un diagrama de energía frente al avance de la reacción, los reactivos aparecen en un nivel alto y los productos en uno más bajo. Entre ambos hay una «colina»: la energía de activación (Ea), que hay que superar para que empiece la transformación. La diferencia entre los niveles inicial y final es el calor liberado.
Exotérmica y endotérmica
| Aspecto | Exotérmica | Endotérmica |
|---|---|---|
| Energía | Se libera | Se absorbe |
| Signo de ΔH | Negativo | Positivo |
| Temperatura del entorno | Sube | Baja |
| Ejemplo | Combustión | Fotosíntesis |
Aplicaciones
- Energía y calefacción: centrales térmicas, calderas, motores de combustión.
- Bolsas calentadoras y compresas químicas: basadas en la oxidación del hierro o en la cristalización de acetato de sodio.
- Soldadura: la termita se emplea para soldar vías de tren.
- Industria química: muchas reacciones deben refrigerarse para controlar la temperatura y evitar accidentes.
Ejercicios resueltos
1. Si la combustión del metano libera 890 kJ por mol, ¿cuánto calor se desprende al quemar 32 g de CH₄ (M = 16 g/mol)?
n = 32 / 16 = 2 mol. Q = 2 × 890 = 1780 kJ liberados; por tanto ΔH = −1780 kJ.
2. La combustión de la glucosa libera 2803 kJ/mol. ¿Cuánto calor producen 18 g de glucosa (M = 180,16 g/mol)?
n = 18 / 180,16 = 0,10 mol. Q = 0,10 × 2803 = ≈ 280 kJ.
3. Una reacción libera 5,0 kJ dentro de 200 g de agua. ¿Cuánto sube su temperatura? (c = 4,18 J/(g·°C).)
ΔT = Q / (m · c) = 5000 / (200 × 4,18) = ≈ 6,0 °C.
4. ¿Es exotérmica una reacción con Hreactivos = 500 kJ y Hproductos = 350 kJ?
ΔH = 350 − 500 = −150 kJ. Es negativa, así que sí es exotérmica.
Preguntas frecuentes
¿Qué es una reacción exotérmica?
Es aquella que desprende energía, normalmente en forma de calor, hacia el entorno. Tiene una variación de entalpía negativa y los productos son más estables que los reactivos.
¿Qué ejemplos cotidianos hay de reacciones exotérmicas?
Quemar gas en una cocina, encender una vela, la respiración celular, el óxido que se forma en las bolsas calentadoras y la disolución de sosa cáustica en agua.
¿Una reacción exotérmica siempre ocurre sola?
No. Muchas necesitan una energía de activación inicial, como una chispa. Una vez en marcha, el calor liberado suele bastar para mantenerlas.
¿Cuál es la diferencia entre exotérmica y endotérmica?
La exotérmica libera calor y calienta el entorno (ΔH negativa); la endotérmica lo absorbe y lo enfría (ΔH positiva).
¿Qué signo tiene la entalpía en una reacción exotérmica?
Negativo. Indica que el sistema pierde energía y que los productos tienen menos entalpía que los reactivos.
Referencias
- Atkins, P. y de Paula, J. Química física. Editorial Médica Panamericana.
- Chang, R. y Goldsby, K. Química. McGraw-Hill.
- Brown, T. L., LeMay, H. E. y Bursten, B. E. Química: la ciencia central. Pearson Educación.
Cómo citar este artículo
Equipo de Conceptualia. (2026). «Reacción exotérmica». Conceptualia. https://conceptualia.es/ciencias-naturales/quimica/reaccion-exotermica/
