Ejercicio resuelto de Energía libre de Gibbs · Química · 2026

Justifique la espontaneidad de cada uno de los siguientes procesos en función de la temperatura:

a) $\text{CaCO}_{3}(s) \rightarrow \text{CaO}(s) + \text{CO}_{2}(g)$, con $\Delta H > 0$. [0,5 puntos]

b) $2\,\text{NO}_{2}(g) \rightarrow 2\,\text{NO}(g) + \text{O}_{2}(g)$, con $\Delta H < 0$. [0,5 puntos]

c) $\text{Fe}(s) + 2\,\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{FeCl}_{2}(aq) + \text{H}_{2}(g)$, con $\Delta H < 0$. [0,5 puntos]

d) $\text{H}_{2}(g) + \text{CO}(g) \rightarrow \text{HCHO}(g)$, con $\Delta H > 0$. [0,5 puntos]

$\textbf{a) CaCO₃(s) → CaO(s) + CO₂(g), con ΔH > 0. [0,5 puntos]}$

Un proceso es espontáneo cuando su energía libre de Gibbs disminuye, y esa magnitud reúne el efecto energético y el efecto del desorden:

$\Delta G=\Delta H-T\Delta S$

En esta descomposición se parte de un sólido y se obtiene otro sólido más un gas. Aparecer una fase gaseosa donde no la había supone un aumento grande del desorden.

$\Delta H>0,\qquad \Delta S>0$

Los dos términos se oponen: el entálpico se resiste al proceso y el entrópico lo favorece, pero este último va multiplicado por la temperatura, de modo que acaba imponiéndose si la temperatura es lo bastante alta.

$T>\dfrac{\Delta H}{\Delta S} \Rightarrow \Delta G<0$

El proceso es espontáneo solo a temperaturas altas, que es justamente lo que ocurre en la calcinación industrial de la caliza.

$\textbf{b) 2 NO₂(g) → 2 NO(g) + O₂(g), con ΔH < 0. [0,5 puntos]}$

Contamos las moles de gas a cada lado para conocer el signo de la variación de entropía.

$\Delta n_{\text{gas}}=3-2=+1 \Rightarrow \Delta S>0$

$\Delta H<0,\qquad \Delta S>0 \Rightarrow -T\Delta S<0$

Los dos sumandos de $\Delta G$ son negativos, así que su suma lo es sea cual sea la temperatura.

El proceso es espontáneo a cualquier temperatura.

$\textbf{c) Fe(s) + 2 HCl(aq) → FeCl₂(aq) + H₂(g), con ΔH < 0. [0,5 puntos]}$

Aquí se parte de un sólido y de una disolución y se obtiene, entre otros productos, un gas. La aparición de hidrógeno gaseoso aumenta claramente el desorden del sistema.

$\Delta H<0,\qquad \Delta S>0$

$\Delta G=\Delta H-T\Delta S<0\ \ \forall T$

El proceso es espontáneo a cualquier temperatura, como se comprueba al echar un clavo de hierro en ácido clorhídrico y ver el desprendimiento inmediato de burbujas.

$\textbf{d) H₂(g) + CO(g) → HCHO(g), con ΔH > 0. [0,5 puntos]}$

De nuevo contamos moles de gas.

$\Delta n_{\text{gas}}=1-2=-1 \Rightarrow \Delta S<0$

$\Delta H>0,\qquad -T\Delta S>0$

Los dos sumandos son positivos, de modo que $\Delta G>0$ para cualquier temperatura.

El proceso no es espontáneo a ninguna temperatura; sí lo sería el inverso, la descomposición del metanal en monóxido de carbono e hidrógeno.