Química

Entropía de formación

Publicado por Mónica González

La entropía, simbolizada con la letra S, es, en termodinámica, la energía que no puede transformarse en trabajo. Por ejemplo, si pensamos en un auto, que funciona gracias a la energía producida por la combustión de la gasolina, luego que el auto se movió, es energía “se gastó” y no existe manera de transformarla en trabajo.

La entropía también puede interpretarse como una medida de distribución al azar de un sistema. Es decir, que si tenemos una caja con bolitas que están todas ordenadas en filas, la entropía de ese sistema será menor que la entropía de la misma caja con bolitas desordenadas, dispuestas al azar. La entropía también la podemos ver como el grado de desorden o desorganización de un sistema. Todos los procesos naturales tienden al desorden, entonces, todos los procesos espontáneos, naturales, aumentan la entropía un sistema en particular. También podemos decir que el universo está aumentando permanentemente su entropía, dado que todos los procesos naturales la aumentan.

Por ejemplo, si colocamos un metal caliente en contacto con un metal frío, lo que sucederá es que el metal caliente se enfriará y el frío se calentará, hasta llegar a un punto en el cual  ambos están en la misma temperatura. Es altamente improbable que el metal caliente se caliente aún más o que el frío se enfríe. Esto es así porque en la naturaleza los procesos tienden a distribuir uniformemente la energía, aumentando la entropía.

Cuando dos elementos o compuestos reaccionan químicamente para formar una sustancia, existe una diferencia de entropía en su proceso de formación,  a partir de los elementos que van a formar dicha sustancia. Esta diferencia de entropía es la entropía de formación, que puede ser negativa o positiva.

Cuando la entropía de formación es positiva, quiere decir el proceso puede suceder de forma espontánea, ya que todos los procesos naturales tienden a aumentar la entropía.

Si la entropía de formación es negativa, significa que tendremos que aportar energía o trabajo para la formación del compuesto, dado que no sucederá de forma espontánea.

La diferencia de entropía en una reacción podría describirse con la siguiente fórmula:

ΔS = Sp – Sr

Donde Sp  sería la entropía de los productos y Sr la entropía de los reactivos.

Los valores de entropía estándar para algunos elementos, iones y compuestos, está calculada y tabulada, en condiciones de 1 atmósfera y 25 °C.

Entonces la entropía de un proceso la podemos calcular de la siguiente manera: si la reacción es

aA + bB == > cC + dD

La entropía estará dada por:

En donde a, b, c y d, son los coeficientes estequiométricos de la ecuación química balanceada.

Por ejemplo, para calcular la entropía estándar para la formación de amoníaco, a partir de hidrógeno y nitrógeno gaseosos, tenemos que la reacción balanceada sería:

N2 +3 H2 = 2 NH3

La diferencia de entropía sería:

2(S0 del NH3) – S0 del N2 – 3(S0 del H2)

2×193 J/(mol K) – 192 J/(mol K) – )3×131 J/(mol K)= -199 J/ (mol K)

En valor negativo de la entropía de formación del amoníaco nos indica que no es una reacción espontánea, sino que para lograr que la reacción ocurra tenemos que brindar energía en forma de calor o trabajo.

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