Como en toda la naturaleza, también en las reacciones
químicas opera el principio de mínima energía según el cual los sistemas
materiales tienden a evolucionar en el sentido en el que disminuye su energía
potencial.
Una bola rueda por un plano inclinado hasta encontrar la
posición más baja, que es la de menor energía; un muelle comprimido se expande
para conseguir una condición de mínima deformación y, por tanto, de mínima
energía acumulada, y una reacción química evoluciona hacia estados de menor
contenido energético.
Sucede, en ocasiones, que siendo el contenido energético de
los productos inferior al de los reactivos, el sistema en cuestión no
evoluciona espontáneamente como cabría esperar según el principio de mínima energía.
En una parte de los casos, esto es debido a que se precisa
una cierta cantidad de energía, por lo general pequeña, para poner en marcha la
reacción, de la misma manera que es preciso dar un impulso inicial a un bloque
de madera para que descienda por un plano inclinado.
Esta dosis de energía inicial se denomina energía de
activación y se emplea en la ruptura de los primeros enlaces, que suministrará
energía propia suficiente como para mantener la reacción por sí misma.
El principio de máximo desorden
De acuerdo con el principio de mínima energía, considerado
aisladamente, ninguna reacción endotérmica podría ser espontánea, pues en este
tipo de reacciones la energía del sistema aumenta.
Sin embargo, existen en la naturaleza reacciones y procesos
que, siendo endotérmicos, se producen espontáneamente. Ello indica que, junto
con la energía, otro factor debe condicionar el carácter espontáneo de una
reacción química. Ese factor adicional es el grado de desorden, también
denominado entropía (S).
La entropía es una magnitud que da idea del grado de
desorden molecular de un sistema. El paso de hielo a agua líquida y de ésta a
vapor de agua aumenta el valor de la entropía del sistema.
La entropía depende de factores tales como el número de
partículas en juego o el estado físico de las sustancias. Así el estado gaseoso
es más desordenado que el líquido o que el sólido y corresponde, por lo tanto,
a una mayor entropía.
Junto con la tendencia a alcanzar el estado de mínima
energía, los sistemas químicos tienden de forma natural a alcanzar el estado de
máximo desorden y son ambos factores los que controlan conjuntamente el
carácter espontáneo de las reacciones químicas.