Proceso espontáneo en ciencia: definición y ejemplos

Proceso espontáneo en ciencia: definición y ejemplos. ¿Qué es? ¿En qué consiste? En un sistema, ya sea química, biología o física, existen procesos espontáneos y no espontáneos.
Los procesos tienen una tendencia natural a ocurrir en una dirección bajo un conjunto dado de condiciones. El agua fluirá naturalmente cuesta abajo, pero el flujo cuesta arriba requiere intervención externa, como el uso de una bomba. El hierro expuesto a la atmósfera terrestre se corroe, pero el óxido no se convierte en hierro sin un tratamiento químico intencional. Un proceso espontáneo es uno que ocurre naturalmente bajo ciertas condiciones.

Un proceso no espontáneo, por otro lado, no tendrá lugar a menos que sea “impulsado” por la entrada continua de energía de una fuente externa. Un proceso que es espontáneo en una dirección bajo un conjunto particular de condiciones es no espontáneo en la dirección inversa. A temperatura ambiente y presión atmosférica típica, por ejemplo, el hielo se derretirá espontáneamente, pero el agua no se congelará espontáneamente.

La espontaneidad de un proceso no es correlacionado con la velocidad del proceso. Un cambio espontáneo puede ser tan rápido que es esencialmente instantáneo o tan lento que no puede observarse durante ningún período de tiempo práctico. Para ilustrar este concepto, considere la descomposición de los isótopos radiactivos, un tema tratado más a fondo en el capítulo sobre química nuclear.

La desintegración radiactiva es, por definición, un proceso espontáneo en el que los núcleos de isótopos inestables emiten radiación a medida que se convierten en núcleos más estables. Todos los procesos de descomposición ocurren espontáneamente, pero las tasas a las que decaen los diferentes isótopos varían ampliamente.

Definición de un proceso espontáneo

Un proceso espontáneo es uno que ocurre por sí solo, sin ningún aporte de energía del exterior. Por ejemplo, una pelota rodará por una pendiente; el agua fluirá cuesta abajo; el hielo se derretirá en agua; los radioisótopos se pudrirán; y el hierro se oxidará . No se requiere intervención porque estos procesos son termodinámicamente favorables. En otras palabras, la energía inicial es más alta que la energía final.

Tenga en cuenta que la rapidez con la que ocurre un proceso no tiene relación con si es espontáneo o no: puede tomar mucho tiempo para que el óxido se vuelva obvio, pero se desarrollará cuando el hierro se exponga al aire. Un isótopo radiactivo puede descomponerse instantáneamente o después de millones o incluso miles de millones de años; sin embargo, se descompondrá.

Espontáneo versus no espontáneo

El reverso de un proceso espontáneo es un proceso no espontáneo: se debe agregar energía para que ocurra uno. Por ejemplo, el óxido no vuelve a convertirse en hierro por sí solo; un isótopo hijo no volverá a su estado primario.

Gibbs energía libre y Espontaneidad

El cambio en la energía libre de Gibbs o la función de Gibbs puede usarse para evaluar la espontaneidad de un proceso. A temperatura y presión constantes, la ecuación de Gibbs es ΔG = ΔH – TΔS, en la cual ΔH es el cambio en la entalpía, ΔS es el cambio en la entropía y ΔG es la cantidad de energía libre o disponible. En cuanto a los resultados:

Si ΔG es negativo, el proceso es espontáneo;
Si ΔG es positivo, el proceso no es espontáneo (pero sería espontáneo en la dirección inversa);
Si ΔG es cero, entonces el proceso está en equilibrio y no se produce un cambio neto con el tiempo.

Leer así mismo:¿Qué es difusión en biología? Definición, concepto, significado; ¿Qué es la ósmosis? Definición, concepto, significado

Etiquetas: