Definición de termoquímica
La termoquímica es el área de la termodinámica que se dedica al estudio de los intercambios de energía producidos en el marco de una reacción química. Antes de adentrarnos en la idea de termoquímica, por lo tanto, debemos prestar atención a la noción de termodinámica.
Relación con la termodinámica
Se llama termodinámica al sector de la física que analiza los vínculos entre el calor y el resto de las formas de energía. Respecto al calor, podemos afirmar que es la energía que se traslada entre cuerpos, provocando cambios de estado y la dilatación de los mismos.
La termoquímica estudia la absorción y la liberación de calor
Volviendo a la termoquímica, puede decirse que supone la aplicación de la termodinámica a la física. Esta disciplina examina los procesos en los cuales se absorbe calor (conocidos como endotérmicos) y aquellos donde se libera calor (procesos exotérmicos).
Los intercambios energéticos suelen expresarse en la magnitud denominada entalpía, que es la suma de la energía interna de un cuerpo más el producto de la presión externa por su volumen. Por lo general se considera que las reacciones químicas se llevan a cabo a volumen constante o a presión constante.
Las reacciones químicas
Retomando conceptos previos, las reacciones químicas con variación negativa de la entalpía son las reacciones exotérmicas (durante la reacción se cede calor al sistema). Por el contrario, si la variación es positiva en cuanto a la entalpía se trata de reacciones endotérmicas (el sistema absorbe calor en el marco de la reacción).
Es importante señalar que, mientras se desarrolla la reacción química, hay varias magnitudes que pueden registrar cambios. Entre ellas podemos mencionar al volumen, la presión, la temperatura y la concentración.
Funciones de estado
Más arriba hablamos de la variable de estado denominada entalpía, una de las que pueden aparecer en un sistema en equilibrio en el ámbito de la termodinámica. Entre las restantes encontramos las siguientes: energía interna, temperatura, presión, volumen, densidad, entropía, energía libre de Gibbs y polarización.
Todo esto se enmarca en el concepto de función de estado, una magnitud macroscópica que permite caracterizar el estado de los sistemas en equilibrio y que no está ligada a la forma en la que éstos hayan alcanzado tal estado. Ante cualquier sistema termodinámico que se encuentre en equilibrio, es posible elegir algunas variables de estado, siempre que a través de sus valores podamos identificar sin excepción el estado del mismo.
Cabe señalar que el valor de estas funciones solamente está vinculado al estado termodinámico del momento en el que se mide, de manera independiente al modo en el que lo haya alcanzado. En otras palabras, si en un punto en el tiempo analizamos dos sistemas en equilibrio y obtenemos una equivalencia, esto no quiere decir que lo mismo hubiera ocurrido un tiempo atrás o que vuelva a ocurrir.
Aplicaciones de la termoquímica
Es importante señalar que la termoquímica tiene muchos usos, y por esta razón la podemos encontrar en diversas disciplinas. El campo de la industria es donde se aplica con mayor frecuencia; allí, su utilidad es la explicación de los fenómenos de laboratorio, así como de los de carácter biológico.
Destaca su aplicación en el estudio de fenómenos de laboratorio
Por ejemplo, podemos hablar de su intervención cuando se pretende averiguar la cantidad de energía que ciertos seres vivos consumen por medio de fórmulas químicas concebidas para describir reacciones que les sean propias.
También podríamos mencionar las investigaciones que apuntan a descubrir la magnitud de energía calórica que se desprende tras someter un termogel a una reacción química, lo cual se produce a causa de la sobresaturación. Un termogel es un material que tiene un gel que le permite anular la absorción de calor que produce el cuerpo humano, de manera que mantiene su propia temperatura y puede actuar como un regulador térmico.