Page 817 - Quimica - Undécima Edición

17.4 Segunda ley de la termodinámica 787

Ejercicio de práctica Calcule el cambio de entropía estándar para las siguientes reaccio-
nes a 25°C:
a) 2CO(g) 1 O 2 (g) ¡ 2CO 2 (g)
b) 3O 2 (g) ¡ 2O 3 (g)
c) 2NaHCO 3 (s) ¡ Na 2 CO 3 (s) 1 H 2 O(l) 1 CO 2 (g)

Los resultados del ejemplo 17.2 son congruentes con los resultados observados en
muchas otras reacciones. Todo esto lleva a establecer las siguientes reglas generales:
• Si una reacción produce más moléculas de gas que las que consume [ejemplo 17.2a)], Por simplicidad, se omite el subíndice
DS° es positivo. reac (reacción).
• Si el número total de moléculas de gas disminuye [ejemplo 17.2b)], DS° es negativo.
• Si no hay cambio neto en el número total de moléculas del gas [ejemplo 17.2c)],
entonces DS° puede ser positivo o negativo, pero su valor numérico será relativamen-
te pequeño.

Estas conclusiones tienen sentido, ya que los gases siempre tienen mayor entropía que los
líquidos y los sólidos. Para reacciones que sólo implican líquidos y sólidos, la predicción
del signo de DS° es más difícil; pero en muchos casos, un aumento en el número total de
moléculas o de iones del sistema va acompañado de un incremento de entropía.
En el ejemplo 17.3 queda claro que, si se conoce la naturaleza de los reactivos y
productos, es posible predecir los cambios de entropía.

Ejemplo 17.3
Prediga si el cambio de entropía del sistema es positivo o negativo para cada una de las
siguientes reacciones.
a) 2H 2 (g) 1 O 2 (g) ¡ 2H 2 O(l)
b) NH 4 Cl(s) ¡ NH 3 (g) 1 HCl(g)
c) H 2 (g) 1 Br 2 (g) ¡ 2HBr(g)
Estrategia Se nos pide que estimemos, no que calculemos, el signo del cambio de entropía
en las reacciones. Los factores que provocan un incremento en la entropía son: 1) una
transición de una fase condensada a la fase gaseosa y 2) una reacción que produce más
moléculas de producto que moléculas de reactivo en la misma fase. También es importante
comparar la complejidad relativa de las moléculas de productos y reactivos. En general,
cuanto más compleja sea la estructura molecular, mayor será la entropía del compuesto.
Solución a) Las tres moléculas de reactivos se combinan para formar dos moléculas de
producto. Aunque el H 2 O sea una molécula más compleja que H 2 y O 2 , el hecho de que
se presente una disminución neta de una molécula y que los gases se conviertan en líqui-
do, asegura que el número de microestados disminuirá y, por ende, DS° es negativo.
b) Un sólido se convierte en dos productos gaseosos. Por lo tanto, DS° es positivo.
c) El mismo número de moléculas está implicado tanto en los reactivos como en el
producto. Además, todas las moléculas son diatómicas y, en consecuencia, de
complejidad similar. Como resultado, no podemos predecir el signo de DS°, pero
sabemos que el cambio debe ser muy pequeño en magnitud. Problemas similares: 17.13, 17.14.
Ejercicio de práctica Analice cualitativamente el signo del cambio de entropía que se
espera para cada uno de los siguientes procesos:

a) I 2 (s) ¡ 2I(g)
b) 2Zn(s) 1 O 2 (g) ¡ 2ZnO(s)
c) N 2 (g) 1 O 2 (g) ¡ 2NO(g)