Entropia. Reaccions reversibles i irreversibles

Les reaccions exotèrmiques són favorables des del punt de vista energètic perquè es desprèn calor i les endotèrmiques no ho són perquè s'ha d'absorbir calor. Encara així es veu que algunes reaccions endotèrmiques es donen de manera espontània en la natura (això vol dir que es donen sense cap aport d'energia). Així que per estudiar si una reacció es dóna de manera espontània en la natura, a banda de les de l'energia hi haurà altres factors. I per això hi ha que estudiar l'entropia.

L'entropia és una magnitud que des del punt de vista microscòpic està relacionat amb el grau de desordre d'un sistema. Els sistemes molt desordenats tenen una entropia molt alta i els sistemes molt ordenats tenen una entropia molt baixa.

Per donar la definició matemàtica d'entropia s'ha introduït el que és un procés reversible. Aquestos processos són aquells en que el sentit del canvi es pot revertir en qualsevol moment fent xicotetes variacions en les condicions externes. Així aquestos processos suposen passar per una successió d'estats d'equilibri.

Per la seua banda, hi ha processos físics, com la mescla de gasos o la dissolució de sal en aigua que són espontanis i no requereixen d'un aport energètic extern. Aquestos processos es caracteritzen perquè a banda de ser espontanis són irreversibles. Això vol dir, per exemple, que quan es mesclen dos gasos no passa que de manera espontània els gasos es separen.

Per a processos reversibles l'entropia es pot calcular com:

La unitat d'entropia en el sistema internacional d'unitats és J/K.

En cas de que el procés fóra irreversible es té:

A partir del que s'ha anat indicant en aquest punt l'entropia d'un sistema augmenta si:

• Les substàncies passen de sòlid a líquid o de líquid a gas. Això és perquè les partícules estan més ordenades quan estan en estat sòlid que en estat líquid i més ordenades quan estan en estat líquid que en estat gas. Com l'entropia està relacionat amb el major desordre del sistema a nivell atòmic, aleshores l'entropia d'un gas sol ser major que la de la substància en estat líquid i aquesta major que la de la substància en estat gas.
• Quan major nombre de mol es formen d'una substància gasosa. Perquè com les molècules es mouen lliurement, quan més molècules tenim major desordre hi haurà.
• Es dissolen sòlids en líquids. Les partícules del líquid atrauen a les del sòlid i aquestes es troben entre les del líquid, de manera que el desordre de les diferents partícules és molt més gran que quan les partícules estan separades. Per això augmenta l'entropia.
• En una reacció hi ha un gran augment del nombre de mol de productes respecte al de reactius. En aquest cas el sistema també és molt més desordenat i augmenta l'entropia.

L'entropia molar estàndard d'una substància, S⁰, és la seua entropia en condicions estàndard, per tant és l'entropia d'un mol de substància a la pressió de 1 atm i temperatura de 25 ºC.

Respecte a l'entropia estàndard d'una reacció es pot calcular de manera pareguda a com es feia amb l'entalpia d'una reacció.