Fundamentos de Entropía y Energía Libre de Gibbs en Termodinámica

Entropía (S)

La entropía (S) es una medida del desorden molecular de un estado. Aumentar la entropía significa aumentar el desorden molecular. Cuanto mayor sea la movilidad de las partículas, mayor será la entropía; por tanto, la entropía de un gas es mayor que la de un líquido, y la de este, mayor que la de un sólido.

• Mezclas: Al mezclar dos sustancias puras, aumenta el desorden.
• Temperatura: A mayor temperatura, mayor velocidad de las partículas y, por tanto, mayor desorden.
• Moles gaseosos: Cuando aumenta el número de moles gaseosos al producirse la reacción, aumenta el desorden y, por tanto, la entropía (ΔS > 0). Si no hay sustancias gaseosas, la variación de entropía suele ser pequeña.

Principios de la Termodinámica

Segundo principio de la termodinámica

Todo proceso espontáneo que ocurre en un sistema aislado va acompañado de un aumento de entropía del sistema. Todo proceso espontáneo conlleva el aumento de la entropía del universo. El sistema puede experimentar una variación de entropía negativa si el entorno compensa con una variación positiva, de manera que la entropía del universo siempre aumente.

Tercer principio

En el cero absoluto de temperatura (0 K), la entropía de cualquier sustancia pura en equilibrio termodinámico vale cero. La entropía molar estándar representa la entropía de un mol de sustancia pura en condiciones estándar.

Variación de Entropía del Sistema (ΔS)

• Proceso exotérmico (ΔH < 0): La entropía del entorno aumenta, ya que recibe calor y las moléculas adquieren un mayor movimiento.
• Proceso endotérmico (ΔH > 0): La entropía del entorno disminuye.

Energía Libre de Gibbs (ΔG)

Se define mediante la ecuación: ΔG = ΔH - TΔS.

Entalpía de formación

Es el calor que se absorbe o desprende cuando se forma un mol de compuesto a partir de los elementos que lo constituyen en su estado natural.

Criterios de Espontaneidad

• ΔH < 0 y ΔS > 0: ΔG < 0, siempre espontánea.
• ΔH > 0 y ΔS < 0: ΔG > 0, nunca espontánea.
• ΔH < 0 y ΔS < 0: ΔG < 0 a temperaturas bajas; ΔG > 0 a temperaturas altas.
• ΔH > 0 y ΔS > 0: ΔG < 0 a temperaturas altas; ΔG > 0 a temperaturas bajas.