Cambio de entalpía de la reacción en condiciones estándar
Cambio de entropía de la reacción en condiciones estándar
Temperatura del sistema
—
kJ/mol—
—
KLa energía libre de Gibbs estándar (ΔG°) es el potencial termodinámico que determina la espontaneidad de una reacción a temperatura y presión constantes. Su dependencia térmica está dada por la ecuación de Gibbs-Helmholtz (integrada asumiendo capacidades caloríficas constantes). La constante de equilibrio termodinámico (Keq) se vincula directamente con este potencial:
Energía Libre
Const. de Equilibrio
El simulador evalúa ambas funciones rigurosamente. Si Keq sobrepasa los límites numéricos de precisión de 64-bits (exponente mayor a 700 o menor a -700), se restringe visualmente, pero se dispara una advertencia de asimetría térmica extrema.
Al reemplazar ΔG° en la expresión de Keq y aplicar el logaritmo natural, se obtiene la forma lineal de la isocora de van't Hoff. Esta expresión es fundamental porque demuestra que al graficar ln(Keq) vs 1/T se obtiene una línea recta, cuya pendiente permite aislar experimentalmente la entalpía:
| ΔH° | ΔS° | Comportamiento Termodinámico & Ejemplo |
|---|---|---|
| < 0 | > 0 | Siempre espontánea (ΔG° < 0 para toda T). No hay Tinv física. Ej: Combustión exotérmica que genera gases (glucosa, metano). |
| > 0 | < 0 | Nunca espontánea (ΔG° > 0 para toda T). No hay Tinv física. Ej: Descomposición de agua líquida en H₂ y O₂ gaseosos a T ambiente. |
| < 0 | < 0 | Espontánea a bajas T (T < Tinv). Control entálpico. Ej: Solidificación del agua (H₂O liq → sol) a menos de 0°C. |
| > 0 | > 0 | Espontánea a altas T (T > Tinv). Control entrópico. Ej: Descomposición térmica endotérmica de caliza (CaCO₃). |
El simulador asume que ΔH° y ΔS° son verdaderamente independientes de la temperatura. En la realidad termodinámica, ambas varían con T según la Ley de Kirchhoff y la integral de (ΔC_p/T)dT. Esta aproximación lineal es muy robusta para intervalos moderados y se emplea extensamente en los Diagramas de Ellingham para metalurgia, pero pierde severa precisión a T extremadamente altas o si la sustancia sufre transiciones de fase críticas.
El simulador calcula exclusivamente la espontaneidad estándar (ΔG°). Sin embargo, la espontaneidad real in-situ (ΔG) depende además del cociente de reacción instantáneo: ΔG = ΔG° + RT ln(Q). Una reacción con ΔG° > 0 puede, en la práctica industrial, ser empujada a ser espontánea si las concentraciones de los reactivos son forzadas a ser muy altas (obteniendo un Q ≪ 1). En el contexto electroquímico, esta misma relación se manifiesta como la ecuación de Nernst: E = E° − (RT/nF)·ln Q, donde la energía libre se mide como potencial de celda (ver la calculadora de celdas galvánicas).
| Constante / Ref. | Valor Oficial | Fuente Rigurosa |
|---|---|---|
| R (Gases ideales) | 8.314462618... J/(mol·K) | CODATA 2018 (NIST) |
| T estándar (Termo) | 298.15 K (25 °C) | IUPAC Green Book |
| P estándar | 10⁵ Pa (1 bar) | IUPAC 1982 |