Appunti di chimica su Entropia

Entropia

ΔE e ΔH ci forniscono delle informazioni generali sul verso naturale delle reazioni (se sono endotermiche o esotermiche) ma non possono determinare con certezza se una reazione è spontanea o no.

Infatti, non tutte le reazioni esotermiche (rispettano per spontaneità) concludono sempre con esotermicità.

La maggior parte delle reazioni, infatti, non avviene in modo completo; spesso la reazione continua ad avvenire in entrambi i versi fino a quando non viene raggiunto un sistema di equilibrio.

Criterio di spontaneità

Il criterio di spontaneità è dato dal:

2° principio della termodinamica

Il grado di disordine dell’universo può solo aumentare; e una trasformazione è spontanea ed è accompagnata da un aumento del disordine (complessivo) dell’universo.

Una reazione aumenta lo stato di disordine fino a quando non raggiunge equilibrio = stato di massimo disordine.

Spontaneità = aumento del disordine del sistema ed aumento del disordine dell’intorno.

Per misurare e quantificare il disordine, si usa l’entropia (S), che è una funzione di stato.

Relazione di Clausius

Relazione di Clausius = ΔQ_(J) / T_(K)

ΔQ = calore scambiato dal sistema

T = temperatura assoluta

Entropia standard = entropia di 1 mole a 25 °C e 1 atm

3° principio della termodinamica

L’entropia è nulla per gli elementi chimici nella loro forma cristallina allo zero assoluto.

Condizione impossibile da realizzare.

Entropia

ΔE e ΔH ci forniscono delle informazioni generali sul verso naturale delle reazioni (se sono endotermiche o esotermiche) ma non possono determinare con certezza se una reazione è spontanea o no.

Infatti non tutte le reazioni esotermiche (rispettano per spontanee (spontanee) non concluse sempre con esotermicità.

La maggior parte delle reazioni infatti non avviene in modo completo: spesso la reazione continua ad avvenire in entrambi i sensi fino a quando non viene raggiunto un sistema di equilibrio.

Criterio di spontaneità

Il criterio di spontaneità è dato dal:

2° principio della termodinamica

Il grado di disordine dell'universo può solo aumentare e una trasformazione è spontanea se è accompagnata da un aumento del disordine (complessivo) dell'universo.

Una reazione aumenta il suo stato di disordine fino a quando non raggiunge l'equilibrio = stato di max disordine.

Spontaneità = aumento del disordine del sistema ed aumento del disordine dell'intorno.

Per misurare e quantificare il disordine si usa l'entropia (S), che è una funzione di stato.

S = ΔQ _(t) / T _(k)

Entropia standard = entropia di 1 mole a 25° e 1 atm

3° principio della termodinamica

L'entropia è nulla per gli elementi chimici nelle loro forme instabili allo zero assoluto.

Condizione impossibile da realizzare.

Variazione di entropia di una reazione

Esempio

N₂ + 3H₂ -> 2NH₃ ΔH⁰ = -92,22 kJ

La variazione di entropia (ΔS) risulta negativa poiché i prodotti sono più ordinati dei reagenti in quanto vi è una sola specie gassosa (NH₃) ed il numero di moli è diminuito (da 4 moli dei reagenti a 2 moli dei prodotti).

Ma per valutare la spontaneità di una reazione si devono analizzare il ΔS del sistema ed il ΔS dell’intorno.

Spontanea se: ΔS_tot = ΔS_sistema + ΔS_ambiente > 0

• Se ΔS_tot > 0 → spontanea
• Se ΔS_tot < 0 → non spontanea
• Se ΔS = 0 → mai perché il 2° p. della termodin. afferma che S può solo aumentare

ΔS_ambiente = -ΔH⁰ reazione di Clausius

La variazione dell’entropia dell’ambiente è collegabile al calore che il sistema scambia con esso se la trasformazione è a P (termostato): ΔS_amb. = -ΔH⁰ / T (entisp)

Quindi ΔS_tot = ΔS_sistema - ΔH / T

-T. ΔS_tot = ΔH - TΔS_sistema < 0 (in nano e cambio di segno)

Energia libera ΔG = ΔH - TΔS_sistema < 0

Spontanea se ΔG < 0.

Una reazione risulta spontanea se la variazione di entropia è positiva o se l’energia libera risulta negativa.