Qué es y cómo calcular la energía libre de Gibbs con ejemplo

La Energía Libre de Gibbs (ΔG) es un concepto fundamental en la termodinámica, especialmente en el estudio de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio. La energía libre de Gibbs permite predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio y determinar la viabilidad de una reacción. 

La espontaneidad está relacionada con la tendencia natural de un sistema a
disminuir su dispersión de enemiga o materia

La Energía Libre de Gibbs es la diferencia entre la energía interna (U) y la energía potencial (V) de un sistema, y la suma de las energías de los sistemas y de los productos de las presiones y volúmenes de los sistemas y productos, respectivamente. Matemáticamente, se expresa como:

$$\mathrm{\Delta }G=\mathrm{\Delta }U+\mathrm{\Delta }(PV)-T\mathrm{\Delta }S$$

Donde ΔU es la variación de la energía interna, Δ(PV) es la variación del producto de la presión y el volumen, T es la temperatura y ΔS es la variación del estado de entropía.Para calcular la energía libre de Gibbs, siga estos pasos:

1. Determine la variación de la energía interna (ΔU) para el sistema y los productos.
2. Calcule la variación del producto de la presión y el volumen (Δ(PV)) para el sistema y los productos.
3. Determine la variación del estado de entropía (ΔS) para el sistema y los productos.
4. Calcule la variación de la energía libre de Gibbs (ΔG) según la ecuación anterior.

Es importante tener en cuenta que la energía libre de Gibbs es una función de estado, lo que significa que su valor depende únicamente de la temperatura y la composición del sistema en equilibrio, y no de su historia termodinámica.

La energía libre de Gibbs es útil para predecir la dirección de las reacciones químicas en condiciones de equilibrio, ya que la reacción se dirige hacia el lado con la menor energía libre de Gibbs. Además, la energía libre de Gibbs es una medida de la viabilidad de una reacción en condiciones de equilibrio, y podemos hacer las siguientes afirmaciones:

                        Si ΔG<0 el proceso es espontáneo

                     Si ΔG>0 el proceso no es espontáneo

                     Si ΔG=0 el sistema se encuentra en equilibrio

Es importante recordar que la energía libre de Gibbs es una cantidad aditiva, lo que significa que la energía libre de Gibbs de un sistema compuesto es la suma de las energías libres de Gibbs de sus componentes.

Veamos un ejemplo de cómo se puede calcular la energía libre de Gibbs en una reacción química:

En este video realizo un ejercicio a manera de ejemplo del calculo de la energía libre. Espero esta información sea de utilidad en tu formación. 

La contaminación por plásticos desechados

La contaminación ambiental causada por los plásticos de un solo uso es un problema creciente en América Latina y en todo el mundo. Según un informe del Programa de las

Naciones Unidas para el Medio Ambiente (PNUMA), se estima que alrededor del 75% de los residuos plásticos en el mundo terminan en vertederos, ríos, océanos y otros entornos naturales. En América Latina, se estima que solo alrededor del 4% de los residuos plásticos se reciclan, lo que agrava significativamente el problema de la contaminación por plásticos post consumo en la región.

Los microplásticos, partículas de plástico de menos de 5 milímetros de tamaño, representan una preocupación particular debido a su impacto en los ecosistemas acuáticos y la cadena alimentaria. Según un estudio publicado en la revista Environmental Science & Technology, se estima que América Latina emite entre 176,000 y 288,000 toneladas de microplásticos al año en los océanos, lo que la convierte en una de las regiones con mayor contribución a la contaminación por microplásticos a nivel mundial.

El impacto de los microplásticos en la vida marina y la salud humana es motivo de creciente preocupación. Estas diminutas partículas pueden ser ingeridas por organismos acuáticos y, a medida que avanzan en la cadena alimentaria, pueden terminar en los platos de los consumidores. Además, los microplásticos pueden actuar como vectores de sustancias químicas tóxicas, lo que agrava aún más su impacto en los ecosistemas y la salud humana.

Montaña de residuos sólidos se encuentran distribuidas en todo el planeta

Abordar la contaminación por plásticos post consumo en América Latina requiere un enfoque integral que incluya la reducción del uso de plásticos de un solo uso, el fortalecimiento de los sistemas de gestión de residuos y la promoción de prácticas de consumo y producción sostenibles.

Sin embargo, América Latina, ya se están tomando diversas medidas para reducir la contaminación plástica,  algunas de estas medidas incluyen:

1. Prohibiciones y restricciones: Varios países han implementado prohibiciones y restricciones al uso de plásticos de un solo uso. Por ejemplo, en Chile se prohibió legalmente el uso generalizado de bolsas plásticas, y en Costa Rica se adoptó una estrategia para eliminar el uso de plásticos de un solo uso para el año 2021.
2. Fomento de alternativas sostenibles: Se están promoviendo alternativas sostenibles al plástico, como el uso de bolsas y envases reutilizables, así como la adopción de productos biodegradables y compostables.
3. Gestión de residuos: Se están implementando políticas de gestión de residuos, como la creación de redes interurbanas para la reducción de plásticos en las ciudades y la adopción de políticas de ciclo cerrado a nivel municipal.
4. Concientización y educación: Se están llevando a cabo campañas de concientización y educación para promover prácticas sostenibles entre la población y las empresas.

Estas medidas buscan abordar el problema de la contaminación plástica en la región, con el objetivo de proteger el medio ambiente, la vida marina y la salud pública.

Es imperativo avanzar sobre la descontaminación en nuestro planeta a través de la incorporación de medidas como estas y muchas otra, de lo contrario se seguirá teniendo y aumentando el impacto devastador en el medio ambiente y en la salud de los seres vivos.

El impacto en la vida del planeta es desolador

Referencias

[1] https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/una-ola-de-medidas-contra-el-plastico-recorre-america-latina-y-el

[2] https://www.nrdc.org/es/bio/carolina-herrera/paises-america-latina-toman-accion-proteger-oceanos-plasticos

[3] https://diarioresponsable.com/noticias/35285-marea-del-plastico-que-esta-haciendo-america-latina-para-detenerla

[4] https://news.un.org/es/story/2023/08/1523427

[5] https://www.unep.org/es/noticias-y-reportajes/reportajes/un-renacer-azul-los-estados-de-america-latina-y-el-caribe-dicen-no

Qué son los polímeros, su clasificación y aplicaciones

Los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de muchas unidades más pequeñas llamadas monómeros. Estas moléculas son esenciales en la vida cotidiana, ya que se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la fabricación de plásticos hasta la producción de medicamentos.

Molécula de polímero

Los polímeros se pueden clasificar en dos categorías principales: naturales y sintéticos. Los polímeros naturales se encuentran en la naturaleza y se producen a través de procesos biológicos. Ejemplos de polímeros naturales incluyen la celulosa, la seda y el ADN. Por otro lado, los polímeros sintéticos se producen a través de procesos químicos y se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la fabricación de plásticos hasta la producción de medicamentos.

ADN - polímero natural

Los polímeros se caracterizan por su estructura molecular única, que les confiere propiedades físicas y químicas únicas. Por ejemplo, los polímeros pueden ser rígidos o flexibles, resistentes o frágiles, y pueden tener una amplia variedad de propiedades térmicas y eléctricas.

La síntesis de polímeros es un campo de investigación activo en la química y la ingeniería de materiales. Los científicos están trabajando para desarrollar nuevos polímeros con propiedades únicas para aplicaciones específicas. Por ejemplo, los polímeros conductores eléctricos se están investigando para su uso en la electrónica y la energía renovable.

En la industria, los polímeros se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, desde la fabricación de plásticos hasta la producción de medicamentos. Los plásticos son uno de los usos más comunes de los polímeros, y se utilizan en una amplia variedad de productos, desde envases hasta juguetes. Los polímeros también se utilizan en la producción de fibras textiles, como el nylon y el poliéster.

La industria del plástico es una de las más grandes en el mundo

Los polímeros se pueden clasificar en diferentes tipos según su estructura molecular y su composición química. Algunos de los tipos de polímeros más comunes son:

• Poliolefinas: compuestas únicamente de carbono e hidrógeno y que contienen largas cadenas de carbono; en este grupo se incluyen polietileno, poliestireno, polipropileno, entre otros.
• Polímeros vinílicos: que también contienen largas cadenas de carbono pero que se forman rompiendo los enlaces entre los átomos de carbono; un ejemplo de este grupo es el cloruro de polivinilo.
• Poliéteres: que se producen íntegramente mediante síntesis química a partir de monómeros.
• Polímeros naturales: producidos por organismos vivos, como la celulosa, proteínas o ácidos nucleicos.
• Polímeros modificados: naturales pero modificados mediante reacciones químicas, como el acetato de celulosa o el almidón modificado.

Los polímeros tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria, desde la fabricación de plásticos hasta la producción de medicamentos. Algunos de los polímeros más utilizados son:

• Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)
• Estireno acrilonitrilo (SAN)
• Nailon (poliamida 6, PA 6)
• Poli (n-butil acrilato)
• Poliacrilonitrilo
• Policarbonato
• Poliéster
• Polietilenimina
• Polilactona
• Polióxido de etileno
• Polisiloxano
• Polisulfona
• Poliurea
• Poliuretano termoplástico (TPU)
• Tereftalato de polibutileno (PBT)

PET

Como ves, estas moléculas esenciales en la vida cotidiana, y su estudio y desarrollo son campos de investigación activos en la química y la ingeniería de materiales. Los polímeros tienen una amplia variedad de aplicaciones en la industria, desde la fabricación de plásticos hasta la producción de medicamentos, y su uso continuará creciendo a medida que se desarrollen nuevos materiales y aplicaciones.