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Entropía


Actividad Nº 24



 

1- ¿Es posible deducir si un proceso es o no espontáneo?

Un gran número de reacciones que son espontáneas son exotérmicas, pero esto no ocurre siempre. Hay reacciones endotérmicas que son espontáneas y reacciones exotérmicas que no lo son.

Berthelot y Thomsen propusieron esto como un principio general, aplicable a todas las reacciones.

Resulta que casi todas las reacciones químicas exotérmicas son espontáneas en condiciones estándar, es decir a 25°C y 1 atm de presión. Sin embargo, las reacciones endotérmicas que no son espontáneas a temperatura ambiente, con frecuencia se vuelven espontáneas cuando se aumenta la temperatura; por lo tanto, emplear el signo de la entalpía como un criterio general de la espontaneidad resulta ser un criterio general, que no explica la complejidad del sistema en estudio.

 

2- ¿Qué significa que un proceso sea espontáneo y reversible?

En la naturaleza es posible encontrar diversos tipos de proceso; los espontáneos, los no espontáneos, los reversibles y los irreversibles.

Un proceso espontáneo es aquel que ocurre de manera natural en una determinada dirección, mientras que, un proceso no espontáneo no ocurre de manera natural en una determinada dirección.

Por otro lado, un proceso reversible puede ir y regresar de un estado a otro, siguiendo el mismo camino, es decir, puede ir en ambas direcciones, mientras que un proceso irreversible, es aquel que ocurre en una dirección única.

 

3.- ¿Qué es la entropía?

La medida del desorden de un sistema, puede ser tratado cuantitativamente en términos de una función denominada entropía (S). Esto se traduce en un principio propuesto por Clausius, que indica que cuanto más probable es un estado o más al azar está la distribución de moléculas, mayor es la entropía.

 

entropia.jpg (534×219)

La entropía, al igual que la entalpía, es una función de estado. Es decir, depende solamente del estado del sistema. Por lo tanto, el cambio o variación de entropía, está determinado por:

 

ΔS = Sfinal - Sinicial

 

Los factores que influyen en la cantidad de entropía de un sistema, a continuación se indican:

- Un líquido tiene una entropía mayor que la del sólido del que procede. Esto se debe a que en los sólidos, los átomos, moléculas o iones están fijos en una posición; en un líquido estas partículas son libres para moverse de un lado u otro.

 

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- Un gas tiene una entropía mayor que la del líquido del que proviene. Lo anterior se debe, a que cuando ocurre la evaporación, las partículas adquieren mayor libertad para desplazarse. 

 

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- El aumento de la temperatura de una sustancia aumenta su entropía. Esto se debe, a que al elevar la temperatura, aumenta la energía cinética de las moléculas, átomos o iones, y, por lo tanto, su libertad de movimiento.

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Las variaciones de temperatura de un sistema, influyen en la entropía de un sistema, ya que se relacionan con la absorción o liberación de calor, razón por la cual, termodinámicamente, un cambio de entropía se define por:

ΔS = q / T

Donde:

q = corresponde al calor transferido en un sistema.

T = la temperatura (K) del sistema.

 

4- ¿Cómo se enuncia la Segunda Ley de la Termodinámica?

Para poder determinar la espontaneidad de una reacción, se debe recurrir a la Segunda Ley de la Termodinámica que indica que la entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentra en equilibrio, es decir, en un proceso espontáneo, teniendo en cuenta el sistema y los alrededores, hay un aumento neto de la entropía, y en procesos de equilibrio se mantiene constante.

Como el universo está constituido por el sistema y el entorno, la segunda ley de la termodinámica, se aplica a la siguiente relación:

ΔS universo = ΔS sistema + ΔS entorno

 

5- ¿Cómo se aplica la entropía a la espontaneidad e irreversibilidad de una reacción?

El calor suele fluir desde un cuerpo caliente a un lugar más frío, que generalmente, es el entorno, por lo que la energía total no cambia, sin embargo, la entropía total aumenta. Esta es la característica fundamental de un proceso irreversible o espontáneo, es decir:

- El proceso espontáneo es aquel en que ΔSuniverso > 0
 
Por el contrario,  
 
- El proceso no es espontáneo en la dirección descrita si, ΔSuniverso < 0

 

El proceso espontáneo es aquel en que la entropía del universo es mayor que cero, y por el contrario, aquellos procesos que no son espontáneos, presentan una variación de la entropía del universo menor que cero.

En un sistema aislado, como se impide el flujo de calor, la energía y la entropía total no cambia, se mantiene constante. Esta es la característica fundamental de un proceso reversible, en el que la entropía del universo es igual a cero, es decir, está en equilibrio

ΔSuniverso  = 0

6.- ¿Qué es la entropía molar estándar?

La entropía de una sustancia en estado estándar se denomina entropía molar estándar, corresponde a la entropía de un mol de sustancia en su forma más estable a 298K de temperatura y a 1 atmósfera de presión. Se muestran las entropías estándar de algunas sustancias:

entropia_molar_estandar.jpg (714×691)

Los elementos tienen entropías estándar distintas a cero, por lo que para calcular el cambio de entropía estándar de una reacción, se debe tener cuenta los elementos como los compuestos.

Las entropías molares estándar de las sustancias puras son siempre positivas y los iones en disolución acuosa pueden tener valores negativos.

Un sistema químico desde el punto de vista termodinámico está formado por todas las sustancias que participan en una reacción, dado que, la entropía es una función de estado:

ΔS = Sfinal - Sinicial

Considerando que el estado inicial del sistema está dado por los reactantes y el final por los productos de la reacción, se podrá calcular el cambio o variación de entropías en la reacción química, restando la sumatoria de las entropías molares estándar de los reactantes a la de los productos.

ΔS0 = Σ nS0(productos) - Σ m S0 (reactivos)

 

 

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- Guía de entropía


 


Creado por Portal Educativo. Fecha: 2015-04-06. Se autoriza uso citando www.portaleducativo.net


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