Entropía en química: definición y ley

¿Qué es la entropía?

¿Su dormitorio suele estar ordenado o tiende a estar desordenado? Apuesto a que la mayoría de las veces, su habitación es más chapucera que ordenada y limpia. No te preocupes, mi habitación es igual, ¡y todo se debe a la entropía!

Solo hay una disposición de su dormitorio que tiene todo en su lugar apropiado y designado; sin embargo, hay muchos arreglos diferentes de su habitación que harán que las cosas estén fuera de lugar y desordenadas. Por lo tanto, la probabilidad de que su habitación esté desordenada es mucho mayor que su probabilidad de permanecer ordenada y limpia. Dado que la naturaleza avanza espontáneamente hacia la disposición más alta probable, su habitación avanza hacia un estado de desorden.

La medida de tal aleatoriedad y desorden en el universo se llama entropía . En química, la entropía está representada por la letra S mayúscula, y es una función termodinámica que describe la aleatoriedad y el desorden de las moléculas en función del número de disposiciones diferentes disponibles para ellas en un sistema o reacción determinados.

Entropía posicional

Sabemos por nuestro estudio de las propiedades de la materia que las moléculas en la fase sólida tienen una posición estricta y rígida; las moléculas en la fase líquida están muy juntas pero tienen la libertad de fluir más libremente que las moléculas sólidas; y las moléculas en la fase gaseosa no tienen una posición fija y pueden extenderse y moverse lo más libremente posible.

Como puede ver aquí, las moléculas de gas tienen la capacidad de expandirse más que las moléculas en cualquier otra fase. Por tanto, las moléculas de gas tienen la entropía posicional más alta. La entropía posicional depende del número de configuraciones o arreglos disponibles en el espacio. Debido a que las moléculas de gas pueden expandirse y moverse más libremente, tienen más arreglos o posiciones posibles, lo que les da una mayor entropía.

Además, dado que las moléculas líquidas pueden moverse más libremente que las moléculas sólidas, los líquidos tienen una entropía posicional mayor que los sólidos. En general, vemos que la entropía aumenta de la fase sólida a la fase líquida y de la fase líquida a la fase gaseosa.

Segunda ley de la termodinámica

Como hemos aprendido hasta ahora, la naturaleza del universo es moverse hacia el estado más probable disponible. En términos de entropía, esto significa que en cualquier proceso espontáneo (un proceso que ocurre sin influencia externa), siempre hay un aumento en la entropía del universo. Esto se conoce como la segunda ley de la termodinámica , que, simplemente, declara que la entropía del universo está en constante aumento.

Resumen de la lección

En resumen, la entropía es una función termodinámica que mide la aleatoriedad y el desorden del universo. La entropía posicional se basa en el número de posiciones o disposiciones moleculares disponibles para un sistema. Las moléculas de gas tienen la entropía posicional más alta de cualquier estado de la materia. Si bien las moléculas líquidas tienen una entropía mayor que las sólidas, ambas son mucho menores que la entropía de las sustancias gaseosas.

Finalmente, cada proceso espontáneo en el universo se mueve naturalmente hacia un aumento en la entropía, lo que significa que la entropía del universo aumenta constantemente, ¡y es muy probable que su habitación sea un desastre! ¡Ahora tienes una excusa para darle a tu mamá la próxima vez que te dé un sermón sobre cómo limpiar!