Guia N°1 Termoquimica (entropía )

LICEO BICENTENARIO DE TALAGANTE.
QUIMICA COMUN TERCERO MEDIO
Guía de estudio N°1 : ENTROPIA, Parte I
1.- Espontaneidad y Reversibilidad de los procesos químicos
De manera natural sabemos que muchos procesos ocurren por sí solos, sin la acción de agentes externos. A estos se les
llama procesos espontáneos. Sin embargo, hay otros procesos de interés, que no ocurren normalmente o les cuesta
ocurrir. La termodinámica provee de una herramienta fundamental, la entropía, la que informa sobre la dirección, la
espontaneidad o no espontaneidad de los procesos químicos.
2.- Segunda ley de la termodinámica y la entropía
Considera en la siguiente descripción que la presión atmosférica se mantiene en 1 atm.
Cuando en un vaso tienes agua y la colocas en un medio donde la temperatura es menor que 0 oC, el agua se convierte
en hielo. Si colocas el vaso con hielo en un lugar donde la temperatura es mayor que 0 oC, en poco tiempo el hielo se
funde y se convierte en agua.
 Los dos cambios anteriores se producen en la medida que la temperatura externa se modifique.
 Una forma de describir la dirección de un proceso determinado es señalar si el proceso es espontaneo o no. La
congelación del agua es espontánea a temperaturas inferiores a 0 oC y, por cierto, es no-espontánea a una
temperatura mayor que 0 oC.
La fusión del hielo es espontanea a una temperatura mayor que 0 oC y no espontanea a una temperatura bajo 0 oC. Cuál
de estos procesos es endotérmico y cuál exotérmico?
En los casos descritos, los cambios dependen fuertemente de la temperatura en que se encuentra el sistema. Esta
aparente reversibilidad no sería posible a cualquier temperatura. Si los cambios anteriores ocurren sobre y bajo 0 oC,
¿qué sucede específicamente cuando la presión es de 1 atm y la temperatura esta fija en 0 oC? A esta temperatura las
dos fases se interconvierten con la misma rapidez, es decir:
En otras palabras, no hay preferencia o espontaneidad en ninguna dirección en particular. En esta situación el sistema
está en equilibrio y se trata de un proceso reversible.
¿por qué ocurren los procesos?
Los procesos que ocurren en una determinada dirección son espontáneos o irreversibles. Sin embargo, con esto no
explicamos por que suceden. El principio básico de una reacción química es la formación de una sustancia diferente a los
reactantes.
En forma genérica se habla de reactividad para describir la capacidad que tienen los reactantes para transformarse en
productos.
Se ha observado que en una gran cantidad de procesos exotérmicos, como la combustión del gas natural, esta
favorecida la formación de los productos. En principio alguien podría establecer que “todos los procesos exotérmicos
son espontáneos”. Sin embargo, tú conoces lo que es la evaporación de un líquido. La evaporación ocurre
espontáneamente a una determinada temperatura, pero es endotérmica, o sea, necesita energía para que ocurra.
De modo que el conocimiento de la variación de entalpia de un proceso da cuenta de la energía térmica absorbida o
liberada, pero no es un buen índice para predecir la espontaneidad. Es necesario que exista otra función termodinámica
que de cuenta de la espontaneidad de un proceso.
1
LICEO BICENTENARIO DE TALAGANTE.
QUIMICA COMUN TERCERO MEDIO
Considera que tienes un sistema como el de la fi gura.
En el Estado 1 , hay gas atrapado en el balón de la izquierda y vacío en el balón de la derecha.
Luego, abres la llave de paso alcanzándose el Estado 2.
OBSERVE , ANALICE , PREDIGA, INFIERA Y RESPONDA :
a) ¿cuál estado te parece más desordenado?
b) ¿cuál de los dos estados es más probable?
c) ¿en cuál estado las moléculas tienen mayor movilidad?
d) ¿qué posibilidad existe de que, sin ninguna acción externa, todas las moléculas se concentren solo en un balón como
en el Estado 1?
e) Piensa ahora en tu dormitorio, ¿qué es más fácil, ordenarlo o desordenarlo?
f) A la luz de la evidencia discute y concluye: En general, ¿qué es más natural el orden o el desorden? ¿El desorden
coincide con lo más o menos probable?
ACTIVIDADES
1.- Explique, ¿cuál es la diferencia fundamental entre un proceso reversible y uno irreversible?
2.- Que es un proceso espontaneo y un proceso no espontaneo
3.- ¿Cómo cambia la entropía del sistema al ocurrir lo siguiente?
a) Un sólido se funde.
b) Un líquido se vaporiza.
c) Un sólido se disuelve en agua.
d) Un gas se licua.
4.-Cuales de los siguientes procesos son espontáneos?
a) Disolución de azúcar en el agua.
b) El vapor de agua se deposita en los vidrios de la ventana.
c) Una gota de tinta se disuelve en el agua.
d) Difusión de un perfume.
5.- .- ¿En cuál de las siguientes reacciones se produce un aumento de entropía?
6.- Para cada uno de los procesos siguientes predice si ΔS es positivo o negativo:
I. 2 Na(s) + Br2(l) → 2 NaBr(s)
II. 2 CrO3(s) → 2 CrO2(s) + O2(g)
2
LICEO BICENTENARIO DE TALAGANTE.
QUIMICA COMUN TERCERO MEDIO
7.- Con los siguientes datos, calcula el ΔS0 de la siguiente reacción y predice si la reacción es exotérmica y si es
espontánea en ese sentido a 25 °C:
CO(g) +
0
ΔS f (Kcal/mol) –26,42
H2O(g) →
–57,8
HCO2H(g)
–97,8
3