Page 810 - Quimica - Undécima Edición

780 CAPÍTULO 17 Entropía, energía libre y equilibrio

Figura 17.1 a) Proceso
espontáneo. Después de abrirse la
válvula, las moléculas se
distribuyen de manera uniforme
entre los dos bulbos. b) Proceso
no espontáneo. Después de
abrirse la válvula, las moléculas a)
tienden a acumularse en un bulbo.

b)

sortes de un reloj se desenrollan. De manera semejante, un gran número de reacciones
exotérmicas son espontáneas. Un ejemplo es la combustión del metano:
Debido a la barrera de energía de acti-
vación , es necesario un insumo de
energía para poner en marcha esta CH 4 (g) 1 2O 2 (g) ¡ CO 2 (g) 1 2H 2 O(l) ¢H° 52890.4 kJ/mol
reacción a una rapidez observable.
Otro ejemplo es la reacción de neutralización ácido-base:

1 2
H (ac) 1 OH (ac) ¡ H 2 O(l) ¢H° 5256.2 kJ/mol
Considere, no obstante, una transición de fase sólida a líquida del tipo

H 2 O(s) ¡ H 2 O(l) ¢H° 5 6.01 kJ/mol
En este caso falla la suposición de que los procesos espontáneos siempre disminuyen la
energía del sistema. Por experiencia, sabemos que el hielo se funde de manera espontánea
por arriba de 0°C a pesar de que el proceso es endotérmico. Otro ejemplo que contradice
dicha suposición es la disociación del nitrato de amonio en agua:

H 2 O 1 2
NH 4 NO 3 (s) ¡ NH 4 (ac) 1 NO 3 (ac) ¢H° 5 25 kJ/mol
Este proceso es espontáneo, aunque también es endotérmico. La descomposición del óxi-
do de mercurio(II) es una reacción endotérmica que es no espontánea a temperatura am-
biente, pero que se vuelve espontánea cuando se eleva la temperatura:

2 HgO(s) ¡ 2Hg(l) 1 O 2 (g) ¢H° 5 90.7 kJ/mol

Al estudiar los ejemplos mencionados y muchos casos más, llegamos a la siguiente con-
clusión: el carácter exotérmico favorece la espontaneidad de una reacción , pero no la
garantiza. Es posible que una reacción endotérmica sea espontánea, así como es posible
que una reacción exotérmica no lo sea. En otras palabras, no podemos predecir si una
reacción ocurrirá de manera espontánea si se consideran sólo los cambios de energía del
Cuando se calienta, el HgO se sistema . Para hacer este tipo de predicciones necesitamos buscar otra cantidad termodiná-
descompone para producir Hg y
O 2 . mica. Esta cantidad es la entropía.

17.3 Entropía

Con el fi n de predecir la espontaneidad de un proceso, es necesario introducir al análisis
una nueva cantidad termodinámica llamada entropía . La entropía (S) suele describirse
como una medida del grado de dispersión de la energía en un sistema entre las diferentes