Espontaneidad

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Trabajo presentado por Equipo 3: Grupo Tetrix, Equipo Rocket (Left for dead no participó)

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CONCEPTOS CLAVE

 

Espontaneidad:

Un proceso espontaneo es un proceso que tiene una tendencia natural a producirse sin tener que ser realizado por una influencia externa. El proceso reverso a un cambio espontaneo es no espontaneo. Él punto en el que cambia el sentido de la espontaneidad es en el punto de equilibrio.

 

Principio de Le Chatelier:

Cuando un sistema en equilibrio se somete a una acción de cualquier naturaleza, el sistema se desplaza hacia una nueva condición de equilibrio, de forma que se opone a dicha acción.

 

Tema 10 Termoquimica y espontaneidad Curos 1993/94 – Universidad de Alcala (UAH) http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_10.pdf

 

Entropía:

“Suele describirse como una medida del grado de dispersión de la energía en un sistema entre las diferentes posibilidades e que el sistema pueda contenerla” (Chang 2013: 780 – 781). La entropía se representa con la letra S y es una función de estado; es usada para definir si un proceso es espontáneo, reversible o no espontáneo. Si:

 

ΔSuniverso > 0    Proceso es espontáneo

ΔSuniverso = 0    Proceso es reversible

ΔSuniverso > 0    Proceso es no espontáneo

 

De donde:

ΔSuniverso = ΔSentorno + ΔSsistema ,  ΔSsistema = ∑ S° (productos) – ∑ S° (reactivos)  y  ΔSentorno = -ΔH/T

 

Chang R., Goldsby K. (2013).Entropía, energía libre y equilibrio. En Química (pp. 780 – 799). México: McGraw Hill Education.

Segunda ley de la termodinámica:

La segunda ley de la termodinámica es un principio general que impone restricciones a la dirección de la transferencia de calor, y a la eficiencia posible en los motores térmicos. De este modo, va más allá de las limitaciones impuestas por la primera ley de la termodinámica.

M Olvo R Nave. Segunda ley de la termodinámica. Recuperado el 20 de abril del 2007, de:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/thermo/seclaw.html

La tercera ley de la termodinámica:

Si disminuimos la energía térmica de un sistema mediante una disminución de temperatura, la energía almacenada en las formas de movimiento de traslación, vibración y rotación disminuye. Entre menos energía haya almacenada, la entropía del sistema desciende. Si seguimos bajando la temperatura, ¿alcanzamos un estado en el que estos movimientos cesan prácticamente, un punto descrito por un solo microestado? De esta cuestión se ocupa la tercera ley de la termodinámica, la cual establece que la entropía de una sustancia cristalina pura en el cero absoluto es cero:

S{0 K) = 0.

BROWN, T. (2009) “Química La Ciencia Central”. Decimoprimera edición (pp. 816). Traducción de Laura Fernández Enríquez. México: PEARSON EDUCACIÓN

La energía libre de Gibbs (G):

Es la energía liberada por el sistema al realizar un trabajo a P=cte., además es usada para describir si una reacción ocurrirá de forma espontánea o no. Se tiene como fórmula:

ΔG° = ΔH – TΔS

Donde: ΔG es la variación de la energía libre a condiciones estándar y es una función de estado. La temperatura es constante y puede ser un determinante para que un proceso sea espontáneo o no. Si: ∆G < 0 La reacción es espontánea en el sentido establecido. ∆G > 0 La reacción no es espontánea en el sentido establecido. ∆G = 0 El sistema está en equilibrio. Otra forma de calcular ΔG° es:

ΔG° = ∑ΔG°productos – ∑Δ°Greactantes

BROWN, T. (2009) “Química La Ciencia Central”. Decimoprimera edición (pp. 822). Traducción de Laura Fernández Enríquez. México: PEARSON EDUCACIÓN

ENRÍQUEZ GARCÍA, R.  “Energía libre y espontaneidad” Recuperado el 18 de abril del 2014, de: http://prepa8.unam.mx/academia/colegios/quimica/infocab/unidad118.html

Equilibrio químico:

Por definición, en el equilibrio químico  ΔG=0 y Q=K, donde K es la constante de equilibrio

0= ΔG°+ RTlnK

Despejando    ΔG° = -RTlnK

Si:

K>1  favorece la formación de productos

K=1  la formación de reactivos y productos está igualmente favorecida

K<1  favorece la permanencia de reactantes

Chang R., Goldsby K. (2013).Entropía, energía libre y equilibrio. En Química (pp. 780 – 799). México: McGraw Hill Education

Ejemplo aplicativo:

 Como todos ya sabemos que significa “entropía”, daremos a continuación y breve ejemplo donde se describa un caso donde ocurre una reacción química espontanea a ciertas condiciones.

Un ejemplo perfecto seria la combustión de la madera, el cual se puede ver en los incendios forestales que ocurren día a día en lugares con ciertas características que provocan el incendio, tales como el clima el cual tiene que ser seco y una temperatura ambiente muy alta, (la presión se desprecia ya que este fenómeno ocurre tanto en lugares cercanos como lejanos al nivel del mar).

El componente más abundante en la madera es la celulosa, por lo que la ecuación de la combustión de la madera sería igual a la ecuación de combustión de la celulosa, el cual es:

A continuación tenemos imágenes que muestran cómo se produce un incendio forestal y un hipervínculo a un video recreativo de tal fenómeno.

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https://www.youtube.com/watch?v=Y4Di9mJWiiI

https://www.youtube.com/watch?v=USfDCGkVEyI

 

Datos adicionales: Como se vio en ambas imágenes y en los 2 videos (en especial el segundo video) se ve que los factores principales que causan un incendio forestal son la sequedad del terreno y la alta temperatura.

 

 

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