Definición de Entropía Molar Estándar en Química

Encontrará entropía molar estándar en los cursos de química general, química física y termodinámica, por lo que es importante comprender qué es la entropía y qué significa. Estos son los conceptos básicos sobre la entropía molar estándar y cómo usarla para hacer predicciones sobre una reacción química.

Qué Es La Entropía Molar Estándar?

La entropía es una medida de la aleatoriedad, el caos o la libertad de movimiento de las partículas. La letra mayúscula S se usa para denotar entropía. Sin embargo, no verá cálculos para "entropía" simple porque el concepto es bastante inútil hasta que lo ponga en una forma que pueda usarse para hacer comparaciones para calcular un cambio de entropía o ΔS. Los valores de entropía se dan como entropía molar estándar, que es la entropía de un mol de una sustancia en condiciones de estado estándar. La entropía molar estándar se denota con el símbolo S° y generalmente tiene las unidades julios por mol Kelvin (J/mol·K).

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Entropía Positiva y Negativa

La Segunda Ley de la Termodinámica establece que la entropía de un sistema aislado aumenta, por lo que podría pensar que la entropía siempre aumentaría y que el cambio en la entropía con el tiempo siempre sería un valor positivo.

Como resultado, a veces la entropía de un sistema disminuye. ¿Es esto una violación de la Segunda Ley? No, porque la ley se refiere a un sistema aislado. Cuando calcula un cambio de entropía en una configuración de laboratorio, decide sobre un sistema, pero el entorno fuera de su sistema está listo para compensar cualquier cambio en la entropía que pueda ver. Si bien el universo en su conjunto (si lo considera un tipo de sistema aislado) puede experimentar un aumento general de la entropía con el tiempo, pequeños bolsillos del sistema pueden experimentar y experimentan entropía negativa. Por ejemplo, puede limpiar su escritorio, pasando del desorden al orden. Las reacciones químicas también pueden pasar de la aleatoriedad al orden. En general:

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S_gas & gt; S_soln & gt; S_liq & gt; S_sólido

Por lo tanto, un cambio en el estado de la materia puede resultar en un cambio de entropía positivo o negativo.

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Predicción de la Entropía

En química y física, a menudo se le pedirá que prediga si una acción o reacción dará como resultado un cambio positivo o negativo en la entropía. El cambio en la entropía es la diferencia entre la entropía final y la entropía inicial:

ΔS = S_f - S_i

Puedes esperar un ΔS positivo o aumento de la entropía cuando:

• los reactivos sólidos forman productos líquidos o gaseosos
• los reactivos líquidos forman gases
• muchas partículas más pequeñas se fusionan en partículas más grandes (generalmente indicadas por menos moles de producto que moles de reactivo)

A ΔS negativo o la disminución de la entropía a menudo ocurre cuando:

• los reactivos gaseosos o líquidos forman productos sólidos
• los reactivos gaseosos forman productos líquidos
• las moléculas grandes se disocian en moléculas más pequeñas
• hay más moles de gas en los productos que en los reactivos

Aplicación De Información Sobre Entropía

Usando las pautas, a veces es fácil predecir si el cambio en la entropía de una reacción química será positivo o negativo. Por ejemplo, cuando la sal de mesa (cloruro de sodio) se forma a partir de sus iones:

Na⁺(aq) + Cl^-(aq) → NaCl (s)

La entropía de la sal sólida es menor que la entropía de los iones acuosos, por lo que la reacción da como resultado un ΔS negativo.

A veces se puede predecir si el cambio en la entropía será positivo o negativo mediante la inspección de la ecuación química. Por ejemplo, en la reacción entre monóxido de carbono y agua para producir dióxido de carbono e hidrógeno:

CO (g) + H₂O (g) → CO₂(g) + H₂g)

El número de moles de reactivo es el mismo que el número de moles de producto, todas las especies químicas son gases y las moléculas parecen ser de complejidad comparable. En este caso, tendría que buscar los valores de entropía molar estándar de cada una de las especies químicas y calcular el cambio en la entropía.

Fuentes

• Chang, Raymond; Brandon Cruickshank (2005). "Entropía, Energía Libre y Equilibrio." Química. Educación Superior McGraw-Hill. p. 765. ISBN 0-07-251264-4.
• Kosanke, K. (2004). "Termodinámica Química." Química Pirotécnica. Revista de Pirotecnia. ISBN 1-889526-15-0.