ENTROPÍA y G 2016 - Colegio La Mision

ENTROPÍA
2° Ley de la termodinámica
• 1896 Ludwig Boltzman estableció que las transformaciones
de la naturaleza buscan espontáneamente el camino que
les signifique un mínimo de consumo de energía , lo que
determina el máximo de desorden.
• “Todo sistema evoluciona espontáneamente en el sentido
en que aumenta el desorden, es decir, evoluciona
espontáneamente para alcanzar un estado final de
entropía máxima”.
Factores que modifican la entropía
• Temperatura : directamente proporcional
• Presión: Si aumenta la presión de un gas se
reduce volumen aumenta la concentración de
energía, la entropía disminuye
• Cantidad de sustancia: La entropía es una
propiedad extensiva que aumenta con la
cantidad de sustancia, es decir con el número
de moles que constituye el sistema
• Estructura molecular de las sustancias:
Cuanto mayor sea el grado de libertad de
movimiento de átomos en la molécula mayor
será la entropía.
Propiedad
Ar
F2
CO2
C3H8
Masa
molar
40
38
44
44
S°( J /K
mol)
155
203
214
270
• Fases del sistema: la entropía aumenta al
pasar del sólido al líquido y de este último al
gaseoso.
• S gases > S líquidos > S sólidos
• Fortaleza de los enlaces: mientras mayor es la
fuerza del enlace, mayor es la atracción
electrostática, menor movimiento de átomos y
menor entropía.
Enlace ionico
Masa molar (g/mol)
S° (J/K mol)
NaF
42
52
MgO
40
27
AlN
41
20
La tercera ley de la termodinámica indica que “la entropía
de una sustancia cristalina perfecta es cero, en el cero
absoluto de temperatura”
La segunda ley de la termodinámica puede
utilizarse para calcular si una reacción es espontánea a partir
del conocimiento de la entropía del sistema y del entorno.
Energía libre de Gibbs
• 1876 Josiah W. Gibbs introduce concepto de
energía libre.
• Las reacciones químicas se rigen por el
principio de mínima energía, y tienden
también a alcanzar el estado de máximo
desorden.
Relación entre S sistema y H:
∆Sentorno= - ∆H sistema/T
∆Suniverso=∆Ssistema+∆Sentorno >0
∆Suniverso=∆Ssistema - ∆H sistema/T >0 /*-T
-T∆Suniverso=-T∆Ssistema + ∆H sistema <0
∆G
∆G=∆H- T∆S
∆G predictor espontaneidad
∆G <0, la reacción ocurre espontáneamente
∆G >0, la reacción no ocurre
∆G=0, la reacción está en equilibrio
Ejercicio:
¿Cuál es la ∆G para la reacción a 25°C ?
¿Qué significa el valor obtenido?
CaSO4(s) → Ca2+ (ac) + SO4 2- (ac)
∆H ∆S
∆G
CARACTERÍST OBSERVACIONE
ICAS
S
<0
>0
<0
Proceso
exotérmico
que tiende al
desorden
Espontáneo a
cualquier T
<0
<0
<0
Proceso
exotérmico
que tiende al
orden
Espontáneo solo
si
∆H>T∆S. A T baja
>0
<0
>0
Proceso
endotérmico
que tiende al
orden
No espontáneo
>0
>0
<0
Proceso
endotérmico
que tiende al
desorden
Espontáneo solo
Si ∆H<T∆S. A T
alta
Desafío: Observa la reacción química del vinagre
y bicarbonato de sodio
Empleando las entalpias y entropías estándar,
responde:
• ¿Cuál es la entalpía de la reacción?¿A qué tipo de
reacción corresponde?
• ¿Cuál es la entropía de la reacción? ¿Qué indica su
valor?
• Calcula ΔG, ¿Qué significa el valor obtenido?
Sustancia
∆H (kJ/mol)
∆S(J/mol x K)
C2H4O2
-487
159,8
NaHCO3
-947,68
102,1
NaC2H3O2
-1064
241,44
H2O
-285,8
69,91
CO2
-393,5
213,6