Na termodinâmica, um processo exotérmico (do grego antigo έξω (éxō) "para fora" e θερμικός (thermikós) "térmico")^[1] é um processo ou reação termodinâmica que libera energia do sistema para o ambiente,^[2] geralmente na forma de calor, mas também na forma de luz (por exemplo, faísca, chama ou lampejo), eletricidade (por exemplo, uma bateria) ou som (por exemplo, a explosão ouvida ao queimar hidrogênio). O termo exotérmico foi cunhado pela primeira vez pelo químico francês do século XIX Marcellin Berthelot.^[3]

O oposto de um processo exotérmico é um processo endotérmico, que absorve energia, geralmente na forma de calor.^[2] O conceito é frequentemente aplicado nas ciências físicas a reações químicas em que a energia da ligação química é convertida em energia térmica (calor).

Exotérmico e endotérmico descrevem dois tipos de reações químicas ou sistemas encontrados na natureza, como segue:

Uma reação exotérmica ocorre quando o calor é liberado para o ambiente. Segundo a IUPAC, uma reação exotérmica é "uma reação para a qual a mudança geral de entalpia padrão ΔH⚬ é negativa".^[4] Alguns exemplos de processos exotérmicos são a combustão, a condensação e a fissão nuclear,^[5] usada em usinas nucleares para liberar grandes quantidades de energia.^[6]

Em uma reação ou processo endotérmico, a energia é retirada do ambiente no decorrer da reação, geralmente impulsionada por um aumento favorável de entropia no sistema.^[7] Um exemplo de reação endotérmica é uma bolsa térmica de primeiros socorros, na qual a reação de dois produtos químicos, ou a dissolução de um em outro, requer calorias do ambiente, e a reação resfria a bolsa e o ambiente ao absorver o calor deles.^[8]

A fotossíntese, processo que permite que as plantas convertam o dióxido de carbono e a água em açúcar e oxigênio, é um processo endotérmico: as plantas absorvem a energia radiante do sol e a utilizam em um processo endotérmico, de outra forma não espontâneo. A energia química armazenada pode ser liberada pelo processo inverso (espontâneo): a combustão do açúcar, que gera dióxido de carbono, água e calor (energia radiante).^[9]

Exotérmica refere-se a uma transformação na qual um sistema fechado libera energia (calor) para o ambiente, expressa por

${\displaystyle Q>0.}$

Quando a transformação ocorre a pressão constante e sem troca de energia elétrica, o calor Q é igual à mudança de entalpia, ou seja

${\displaystyle \Delta H<0,}$^[10]

enquanto, em volume constante, de acordo com a primeira lei da termodinâmica, é igual à mudança de energia interna (U), ou seja

${\displaystyle \Delta U=Q+0>0.}$

Em um sistema adiabático (ou seja, um sistema que não troca calor com o ambiente), um processo exotérmico resulta em um aumento na temperatura do sistema.^[11]

Nas reações químicas exotérmicas, o calor liberado pela reação assume a forma de energia eletromagnética ou energia cinética das moléculas.^[12] A transição dos elétrons de um nível de energia quântica para outro, causa a liberação de luz. Essa luz é equivalente em energia a parte da energia de estabilização da energia para a reação química, ou seja, a energia de ligação. Essa luz liberada pode ser absorvida por outras moléculas em solução para dar origem a translações e rotações moleculares, o que dá origem ao entendimento clássico de calor. Em uma reação exotérmica, a energia de ativação (energia necessária para iniciar a reação) é menor do que a energia liberada posteriormente, portanto, há uma liberação líquida de energia.^[13]

Alguns exemplos de processos exotérmicos são:^[14]

• Combustão de materiais como madeira, carvão e óleo/petróleo
• A reação de termite^[15]
• A reação de metais alcalinos e outros metais altamente eletropositivos com água
• Condensação da chuva a partir do vapor de água
• Mistura de água e ácidos fortes ou bases fortes
• A reação de ácidos e bases
• Desidratação de carboidratos por ácido sulfúrico
• O endurecimento do cimento e do concreto
• Algumas reações de polimerização, como o endurecimento da resina epóxi
• A reação da maioria dos metais com halogênios ou oxigênio
• Fusão nuclear em bombas de hidrogênio e em núcleos estelares (para ferro)
• Fissão nuclear de elementos pesados
• A reação entre o zinco e o ácido clorídrico
• Respiração (quebra da glicose para liberar energia nas células)

Ver artigo principal: Reação exotérmica

As reações químicas exotérmicas são geralmente mais espontâneas do que suas contrapartes, as reações endotérmicas.^[16]

Em uma reação termoquímica que é exotérmica, o calor pode ser listado entre os produtos da reação.

• Calorimetria
• Varredura diferencial de calorimetria
• Endergónica
• Exergónica

O Wikcionário tem o verbete exotérmico.

• Observe reações exotérmicas em um experimento simples Arquivado em 2020-11-28 no Wayback Machine (em inglês)