Fuerza impulsora de una reacción
Para que un reacción tenga lugar espontáneamente debe existir un aumento global de la entropía, es decir, debe darse un cambio de entropía del Universo debe ser positivo. El Universo, para un químico-físico, se conforma de la reacción (sistema) objeto de estudio y de su entorno. Los cambios de entropía de la reacción se miden con relativa facilidad, pero es más difícil determinar los del entorno de manera directa. Por suerte, el cambio de entropía del entorno es por lo general resultado del calor liberado hacia la reacción o absorbido por ella. El calor liberado hacia el entorno (en una reacción exotérmica) aumenta la entropía del mismo, en tanto que la absorción de calor (en una reacción endotérmica)
Origina una disminución de la entropía del entorno. De dicha manera, podemos determinar si una reacción es espontánea a partir de la entropía y de los cambios de entalpía de la reacción misma.
Los cambios que favorecen a la espontaneidad, por tanto, son un aumento de entropía y una disminución de entalpía en la reacción. Si ambos factores se dan en una reacción química específica, entonces sin duda la misma será espontánea en todas las condiciones. Si la reacción llevase a un aumento de entalpía y a una disminución de entropía, entonces sería no espontánea en todas las condiciones. Muchas reacciones pertenecen a las otras dos categorías una disminución tanto de entalpía como de entropía, o un aumento de ambos factores. En estos casos, la espontaneidad de la reacción dependerá de la temperatura. Esta dependencia se pone de manifiesto en la función que combina los factores entálpicos y entrópicos, la energía libre de Gibbs, G. La relación es ΔG = ΔH – TΔS, de donde T hace referencia a la temperatura en grados kelvin.
Para que tenga lugar una reacción química espontánea, debe haber una disminución de la energía libre, es decir, ΔG debe tener valor negativo. Los factores tanto entálpicos como entrópicos dependen de la temperatura, pero es el factor antrópico el que se multiplica directamente por la temperatura Kelvin. Por tanto, una reacción con cambios positivos de entalpía y de entropía siempre será espontánea por encima de cierta temperatura. Por consiguiente, un incremento en la entropía es la fuerza impulsora que da como resultado la descomposición de los compuestos por calentamiento. El proceso de descomposición genera mas moles de productos que de reactivos, y normalmente algunos de los productos están en fase gaseosa. Así por ejemplo, al calentar óxido de mercurio (II), se obtiene mercurio en fase líquida y oxígeno gaseoso.
2 HgO (s) → 2 Hg (l) + O2 (g)
El proceso resulta espontáneo a temperaturas elevadas no obstante que es endotérmico, porque los productos gaseosos y líquidos tienen más entropía que los reactivos.
