Colegio Instituto San Pablo Misionero Departamento de Ciencias Química Reacciones químicas: Entropía y Energía Libre de Gibbs Profesora: Solange Rebolledo-Bernardita Adasme Curso: 3° Medio Entropía ► Es el “desorden u orden” de un sistema. ► En el año 1850, el matemático y físico alemán Rudolf Clausius introdujo este concepto como medida de cuánta energía se dispersa en un proceso a temperatura dada, entendiendo que, en general, cuanto más probable es un estado o más al azar está la distribución de moléculas, mayor es la entropía. ► Es una función de estado. Por ende, el cambio o variación de entropía ( ΔS ) está determinado por Entropía en las diferentes fases ► Un líquido tiene una entropía mayor que la del sólido del que procede. ► Un gas tiene una entropía mayor que la del líquido del que proviene. Por lo tanto… ► El aumento de la temperatura de una sustancia aumenta su entropía. Se puede apreciar que las variaciones de temperatura de un sistema, su absorción o liberación de calor influyen en la entropía de un sistema, razón por la cual, termodinámicamente, un cambio de entropía se define por: ► corresponde a la entropía de un mol de sustancia en su forma más estable a 298 K (25 °C) de temperatura y a 1 atm de presión. • Los elementos tienen entropías estándar distintas de cero. • Las entropías molares estándar de las sustancias puras (elementos y compuestos) son siempre cantidades positivas. • Los iones en disolución acuosa pueden tener valores negativos de S. Esto es consecuencia de la forma arbitraria en que se definen las entropías iónicas. • Las entropías de sustancias de estructura parecida y en el mismo estado físico, generalmente aumentan con la masa molar Variación de la entropía en una reacción química ► Se podrá calcular el cambio o variación de entropía en la reacción química, restando la sumatoria de la entropías molares estándar de los reactantes (inicial) a la de los productos (final). • Aumenta la entropía (aumenta el desorden) • Equilibrio termodinámico • Disminuye la entropía (disminuye el desorden) Ejercicio 2 2 Interpretación termodinámica: disminuye el desorden Equilibrar la ecuación Segunda Ley de la Termodinámica ► “La entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo y se mantiene constante en un proceso que se encuentra en equilibrio” Ejercicios: ► Situación Evaporación de un compuesto orgánico Solidificación del agua Entropía Ejercicio ► 3. Energía Libre de Gibbs (∆G) ► ► Willard Gibbs demostró experimentalmente que para una reacción a presión y temperatura constantes, la variación de la energía libre de Gibbs (ΔG) representa el cambio de energía total que está disponible para desarrollar trabajo útil. • Proceso no espontaneo (no ocurre naturalmente) • Equilibrio termodinámico Es una función de estado. • Proceso espontaneo (ocurre naturalmente) Energía libre de Gibbs Endergónica ► Exergónica ► Cálculo de la energía libre de Gibbs + - + - + + + + + Espontaneidad Espontáneo a cualquier T No espontáneo a cualquier T Espontáneo a bajas T No espontáneo a altas T Espontáneo a altas T No espontáneo a bajas T Ejercicio 1. Para la siguiente reacción, la cual está a 25°C determinar: a) ΔH0 b) ΔS0 c) ΔG0 Para la reacción, realizada a 25°C Ejercicio 1. Para la siguiente reacción, la cual está a 25°C determinar: a) ΔH0 b) ΔS0 c) ΔG0 Para la reacción, realizada a 25°C Para transformar °C en K, se le suma 273 a los °C Ejercicio 1. Para la siguiente reacción, la cual está a 25°C determinar: a) ΔH0 b) ΔS0 c) ΔG0 Para la reacción, realizada a 25°C Datos obtenidos Interpretación termodinámica: Proceso no espontaneo Para transformar J en kJ, se divide en 1000 Espontaneidad - - - Espontáneo a bajas T + No espontáneo a altas T Ejercicios ► Ejercicios: ► 3. Si una reacción química que ocurre a 67,23 °C tiene una entalpía igual a 89,2 J/mol y una entropía igual a -456,2 kJ/mol*K ¿El proceso ocurre (es espontáneo)? ► 4. Si una reacción química libera 198 J/mol de entalpía, tiene una entropía igual a 203 kJ/mol*K y ocurre a una temperatura de 85,3 °C ¿El proceso es espontáneo? ► 5.