Espontaneidad.pptx

ESPONTANEIDAD

1º BACHILLERATO

• Se considera que un proceso es espontáneo cuando, una vez iniciado, puede transcurrir por si mismo sin aporte de energía desde el exterior.

PROCESO ESPONTÁNEO

IRREVERSIBLE

¿Cómo sabemos si un proceso es espontáneo?

Criterio termodinámico

Los sistemas tienden a la mínima energía

Existen reacciones espontáneas en las que ΔH>0

PROCESO ESPONTÁNEO

EXOTÉRMICO???

ENTROPÍA

• Función de estado.
• Función extensiva.
• Medida del desorden microscópico de un sistema.

ΔS =Sf - Si

• El valor de entropía de un sólido cristalino perfecto es cero en el cero absoluto de temperatura. Es decir, puesto que un sólido cristalino en el cero absoluto es una estructura perfectamente ordenada, su desorden es nulo.

•  Como la escala de entropía tiene este cero real, la entropía de los elementos puros no es cero.

ΔSreacción =ΣSproductos - ΣSreactivos

Disminuye el desorden

Aumenta el desorden

• En un sistema aislado (que no puede intercambiar ni materia ni energía con el entorno) se dará espontáneamente aquel proceso en el que se produzca un aumento de la entropía, esto es, aquel proceso en el que aumente el desorden. Es decir, en general, los sistemas tienden a un aumento del desorden.
• La entropía se crea constantemente.

Ejercicio 27

Por tanto, vemos que la entropía del sistema está aumentando, ΔS > 0, a pesar de que no hay ningún tipo de intercambio con el exterior… ¿Cómo es esto posible?

Es posible porque la entropía, a diferencia de la energía, sí que se puede crear. De hecho la entropía se crea constantemente en el Universo, no para de aumentar, y esta es la base del Segundo Principio de la Termodinámica:

Considerando el Universo como un sistema aislado, se producirán espontáneamente aquellos procesos en los que la entropía del Universo aumenta, es decir, la entropía del Universo tiende a un máximo.

Entonces… ¿no existen procesos con ΔS<0?, las reacciones químicas ¿siempre tienen ΔS>0?

• Las reacciones químicas no suelen ser sistemas aislados.
• Globalmente, la entropía total aumentará.
• La entropía del sistema podrá disminuir siempre y cuando la entropía del entorno aumente en una cantidad superior

ΔSsistema + ΔSentorno = ΔSu>0

No siempre es necesario conocer el valor de ΔS. En ocasiones es suficiente con determinar el signo. Esto lo podemos hacer teniendo en cuenta algunas consideraciones:

• La entropía de una mezcla de gases es mayor que la de dichos gases por separado.

• La entropía de una disolución sólido-líquido es mayor que la del soluto y el disolvente por separado.

• En cambio, si se trata de disolver un gas en un líquido, la entropía de la disolución disminuye con respecto a la del gas y el líquido por separado.

• Reacciones en las que intervienen gases, la entropía aumentará si aumenta el número de moles de gas de reactivos a productos

Ejercicio 28

• Realmente cuando se realiza una reacción química el sistema busca, no solamente el estado de mínima energía o entalpía, sino también el estado de máximo desorden o entropía.

• De ambos factores, ΔH y ΔS, dependerá que una reacción química sea espontánea o no espontánea. Ambos factores pueden ir en el mismo sentido o estar contrapuestos, teniendo tres posibles situaciones distintas:

ΔH < 0 y ΔS > 0 ambas favorables

Espontánea siempre

ΔH > 0 y ΔS < 0 ambas desfavorables

No espontánea siempre

ΔH < 0 y  ΔS < 0 ó ΔH > 0 y  ΔS > 0

Energía libre de Gibbs

Energía total del sistema

• Función de estado.
• Función extensiva.
• Energía total que se puede aprovechar como trabajo útil

ΔG = ΔH – T·ΔS

G = H – T·S

Energía no aprovechable

• La energía libre de Gibbs, y no la entalpía ni la entropía, es el factor determinante de la espontaneidad de una reacción química, ya que representa la energía efectivamente disponible en procesos realizados a presión y temperatura constante.

• Un proceso será espontáneo si:

ΔG = ΔH – T·ΔS < 0

Proceso espontáneo

¿Cuándo se cumple que ΔG < 0 ?