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Calcular a alteração na entropia do calor da reação

Calcular a alteração na entropia do calor da reação

O termo "entropia" refere-se a desordem ou caos em um sistema. Quanto maior a entropia, maior o distúrbio. A entropia existe na física e na química, mas também se pode dizer que existe em organizações ou situações humanas. Em geral, os sistemas tendem a aumentar a entropia; de fato, de acordo com a segunda lei da termodinâmica, a entropia de um sistema isolado nunca pode diminuir espontaneamente. Este problema de exemplo demonstra como calcular a alteração na entropia do ambiente de um sistema após uma reação química a temperatura e pressão constantes.

Que mudança na entropia significa

Primeiro, observe que você nunca calcula entropia, S, mas muda na entropia, ΔS. Esta é uma medida do distúrbio ou aleatoriedade em um sistema. Quando ΔS é positivo, significa que o ambiente aumentou a entropia. A reação foi exotérmica ou exergônica (supondo que a energia possa ser liberada em formas além do calor). Quando o calor é liberado, a energia aumenta o movimento de átomos e moléculas, levando ao aumento da desordem.

Quando ΔS é negativo, significa que a entropia do ambiente foi reduzida ou que o ambiente ganhou ordem. Uma mudança negativa na entropia extrai calor (endotérmico) ou energia (endergônica) do ambiente, o que reduz a aleatoriedade ou o caos.

Um ponto importante a ser lembrado é que os valores para ΔS são paraos arredores! É uma questão de ponto de vista. Se você transformar a água líquida em vapor d'água, a entropia aumentará para a água, mesmo que diminua para os arredores. É ainda mais confuso se você considerar uma reação de combustão. Por um lado, parece que a quebra de um combustível em seus componentes aumentaria a desordem, mas a reação também inclui o oxigênio, que forma outras moléculas.

Exemplo de entropia

Calcule a entropia do ambiente para as duas reações a seguir.
a.) C2H8g) + 5 O2g) → 3 CO2(g) + 4H2O (g)
ΔH = -2045 kJ
b.) H2O (l) → H2O (g)
ΔH = +44 kJ
Solução
A mudança na entropia do ambiente após uma reação química a pressão e temperatura constantes pode ser expressa pela fórmula
ΔSsurr = -ΔH / T
Onde
ΔSsurr é a mudança na entropia dos arredores
-ΔH é o calor da reação
T = Temperatura absoluta em Kelvin
Reação a
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (- 2045 kJ) / (25 + 273)
** Lembre-se de converter ° C em K **
ΔSsurr = 2045 kJ / 298 K
ΔSsurr = 6,86 kJ / K ou 6860 J / K
Observe o aumento na entropia circundante, pois a reação foi exotérmica. Uma reação exotérmica é indicada por um valor positivo de ΔS. Isso significa que o calor foi liberado para o ambiente ou que o ambiente ganhou energia. Esta reação é um exemplo de reação de combustão. Se você reconhecer esse tipo de reação, sempre espere uma reação exotérmica e uma mudança positiva na entropia.
Reação b
ΔSsurr = -ΔH / T
ΔSsurr = - (+ 44 kJ) / 298 K
ΔSsurr = -0,15 kJ / K ou -150 J / K
Essa reação precisava de energia do ambiente para prosseguir e reduzia a entropia do ambiente. Um valor ΔS negativo indica que ocorreu uma reação endotérmica, que absorveu o calor do ambiente.
Responda:
A mudança na entropia dos arredores da reação 1 e 2 foi de 6860 J / K e -150 J / K, respectivamente.