Concepto de Entropía

Para medir el grado de desorden de un sistema, fue definida la grandeza termodinámica llamada entropía, representada por la letra S. Cuando mayor el desorden de un sistema, mayor su entropía.

El mínimo de entropía posible corresponde a la situación en que átomos de una sustancia estarían perfectamente ordenados en una estructura cristalina perfecta. Esa situación debe ocurrir teóricamente, a 0 K (cero absoluto). En otras temperaturas, la entropía de una sustancia debe ser diferente de cero. Cuanto mayor la temperatura de una sustancia mayor el movimiento de sus partículas mas desorganizada ella está y por tanto, mayor será su entropía.

La entropía (cal/K.mol) a 25ºC para una misma sustancia, la entropía en el estado gaseoso es mayor que aquella en el estado líquido, que, por su vez, es mayor que la del estado sólido.

La variación de entropía en una transformación, depende apenas de los estados inicial y final del sistema, independientemente de cómo los reactivos se transforman en productos, esto es, del mecanismo de reacción.

Por definición, la variación de entropía de una transformación es igual a la diferencia entre la entropía de los productos y los reactivos.

∆S = Sproductos – Sreactivos

Así:

Si ∆S > 0, entonces Sproductos > Sreactivos; la transformación ocurre con aumento del desorden del sistema y tiende a ser espontáneo.

Si ∆S < 0, entonces Sproductos < Sreactivos; la transformación ocurre con disminución del desorden del sistema y tiende a ser no espontánea.

Si ∆S = 0, el sistema está en equilibrio.

Entonces:

Cualquier evento acompañado por aumento en la entropía del sistema tiende a suceder de forma espontánea.

Una forma de prever si una reacción ocurrirá con aumento o disminución de la entropía es, analizando el estado físico de los reactivos y los productos. Como describimos anteriormente, los gases tienen más entropía que los líquidos y estos que los sólidos.

Durante las reacciones químicas, la libertad de movimiento de los átomos, frecuentemente sufre cambios por causa de las alteraciones en la complejidad de las moléculas. Vamos a considerar la reacción representada a continuación:

2NO2(g) —– > N2O4(g)

En los reactivos, hay seis átomos formando dos moléculas y en los productos esos mismos seis átomos están combinados formando una molécula. Los seis átomos divididos entre dos moléculas permiten un grado mayor de libertad de movimiento que los seis átomos formando una molécula. Entonces podemos concluir que esa reacción, en caso que suceda, ocurrirá con disminución de la entropía.

Dos reglas generales pueden ayudar a prever si la entropía en las transformaciones aumenta o disminuye:

* Examinar los estados físicos de los productos y los reactivos;

* Verificar, cuando los estados físicos de los reactivos y productos fuesen iguales, el aumento o disminución del número de moléculas luego de la transformación, lo que puede ser hecho comparando la cantidad de materia en moles de los reactivos y de los productos de la reacción.