¿Qué es una reacción exotérmica?

Una reacción exotérmica es un proceso en el cual se libera energía desde un sistema hacia al entorno, usualmente en forma de calor. De ahí proviene precisamente el origen del término, de los vocablos griegos exō (έξω) que se puede traducir como “hacia afuera”, y thermikós (θερμικός), que se puede traducir como “térmico”, “caliente” o “calor”. No obstante, estos procesos también pueden liberar energía en forma de luz, como ocurre con las llamas, las chispas y los destellos; en forma de electricidad, como ocurre con las baterías; o en forma de sonido, como ocurre con las explosiones. Este término fue acuñado por el químico francés Pierre Eugène Marcellin Berthelot, como un proceso opuesto al de la reacción endotérmica, en la cual se absorbe energía térmica.

Se sabe que todas las reacciones químicas provocan la ruptura de los enlaces que ya existen entre las sustancias y la creación de enlaces químicos nuevos, lo cual requiere un aporte energético. Por lo tanto, se puede afirmar que toda ruptura de enlaces es necesariamente una reacción endotérmica. Después de que los átomos se unen en nuevos enlaces químicos, las fuerzas electrostáticas que los mantienen unidos generan un exceso de energía en el enlace, ya sea en forma de rotación o de vibración, produciendo una reacción exotérmica. En el caso de que la energía no se disipe, el enlace formado puede romperse de nuevo. Es por esta razón que los nuevos enlaces liberan este exceso de energía en forma de radiación a otros movimientos de la molécula y a otras moléculas con las que colisionan, por lo cual se puede hablar de una reacción exotérmica en este nivel.

La terminología propia de la termodinámica, y por ende de la física, respecto a las reacciones exotérmicas y endotérmicas muchas veces es confundida con la terminología de la biología, en donde el sentido de los conceptos es inverso. Así, dentro de los procesos metabólicos de un organismo, se habla de ectotérmicos y endotérmicos cuando un ser vivo dependen del calor externo para conseguir una temperatura trabajo total que regule su cuerpo (como en los reptiles) y cuando un ser vivo produce calor desde su interior como una forma de regular su temperatura corporal (como los mamíferos), respectivamente. Esta confusión es usual entre los estudiantes, quienes buscan fuentes sobre una disciplina y terminan descubriendo fuentes sobre la otra.

Algunos ejemplos de reacción exotérmica son la combustión de materiales combustibles como lo son el petróleo, la madera o el carbón; la condensación de lluvia a partir del vapor de agua; el montaje de hormigón y cemento; la fisión nuclear de elementos pesados; la fusión nuclear que ocurre en los núcleos estelares o en las bombas de hidrógeno; la deshidratación de los hidratos de carbono en ácido sulfúrico; la mezcla de bases y ácidos; la reacción de termita; la reacción de metales electropositivos y metales alcalinos con agua; la reacción de gran parte de los elementos metálicos con oxígeno o halógenos; la combinación de bases fuertes o ácidos fuertes con agua; y ciertas reacciones de polimerización con fraguado de resina epoxi.