Calor y trabajo en un sistema químico

Las ecuaciones químicas en las que se especifica el intercambio energético se llaman ecuaciones termoquímicas.

Por ejemplo:

El criterio seguido al escribir una ecuación termoquímica es:

1. q es negativo si la reacción es exotérmica, es decir, va acompañada de un desprendimiento de energía.

2. q es positivo si la reacción es endotérmica, es decir, transcurre con absorción de energía.

3. Como el intercambio energético depende del estado de agregación de los reactivos y los productos, éste debe especificarse en la ecuación termoquímica. Así, (s) representa el estado sólido, (l) el líquido, (g) el gaseoso, (c) el cristalino, etc.

4. Suponemos que los reactivos y los productos están a la misma temperatura; si no se indica lo contrario, ésta es 25 °C.

La energía calorífica desprendida o absorbida en una reacción química es directamente proporcional a la cantidad de sustancia que interviene en la misma. Una reacción química que es exotérmica en un sentido, es endotérmica cuando se realiza en el sentido opuesto, y la cantidad de calor que se precisa en la reacción endotérmica es exactamente igual a la que se libera en la dirección exotérmica.

Cuando en una reacción química el estado inicial del sistema (reactivos) tiene un volumen inferior al final (productos), como:

donde se produce un gas de volumen mayor que el de las sustancias sólidas, el sistema realizará trabajo sobre el exterior. Si, por el contrario, existe una disminución del volumen del estado final respecto del inicial, como ocurre en la reacción:

será el medio exterior el que realice trabajo contra el sistema. Si la reacción se realiza en una vasija cerrada, y, por tanto, a volumen constante, el trabajo es nulo.

En general, en una reacción química tendrán lugar, simultáneamente, transferencias de energía en forma de calor y trabajo. Ahora bien, si tenemos en cuenta el principio de conservación de la energía, y dado que tanto el calor como el trabajo son energía en tránsito, surge la siguiente pregunta: ¿de dónde emana esta energía?