Ejercicio 31 Termoquímica: Determinar qué sustancia tiene mayor entropía molar estándar

En este ejercicio vamos a determinar de forma cualitativa cuál de cada par de sustancias se espera que tenga un mayor valor de entropía molar estándar. La entropía molar estándar es el valor de entropía de cada sustancia en condiciones termodinámicas estándar, es decir, a 25ºC y 1 atmósfera para 1 mol de sustancia. Las unidades de la entropía molar estándar son J/mol·K.

Para poder determinar cualitativamente cuál de dos sustancias tendrá un mayor valor de entropía molar estándar, debemos recordar algunos criterios que hemos establecido en el vídeo de teoría número 18 de termoquímica, relativo al Tercer Principio de la Termodinámica, como por ejemplo:

• La entropía de los gases es mayor que la de los líquidos, y la de estos mayor que la de los sólidos.
• En el caso de sustancias con el mismo estado de agregación y similar masa atómica, tendrá mayor entropía la que tenga un mayor número de átomos, por ejemplo, en el caso del etano y del monóxido de nitrógen, ambos con masa molecular 30 g/mol, el etano tiene una mayor entropía molar estándar (229,5 J/K·mol frente a los 210,6 J/K·mol del NO) por tener mayor número de átomos.
• Cuanto más débiles son los enlaces entre los átomos que forman una especie química, mayor es la entropía. Por ejemplo, en el caso del etano, el eteno y el etino (compuestos orgánicos de 2 carbonos con enlace simple, doble y triple respectivamente), el etano es el que tiene una mayor entropía molar porque el enlace simple carbono-carbono es más débil que el enlace doble y este a su vez que el triple.

Según establece el Tercer Principio de la Termodinámica, la entropía es cero para un sólido cristalino perfectamente ordenado en el cero absoluto, y va aumentando a medida que aumenta la temperatura y se incrementan con ésta los movimientos moleculares (a mayor temperatura, mayor entropía). Este es el motivo de que todas las sustancias tengan valores de entropía absolutos y positivos, porque tenemos una escala real que empieza en cero y va en aumento. En la tablas de entropía no hallamos incrementos o variaciones de entropía sino simplemente valores absolutos de entropías, S. Como la escala de entropía tiene este cero real, la entropía de los elementos puros no es cero, sino que tiene su correspondiente valor dado.

El enunciado completo del ejercicio es:

De los siguientes pares de sustancias, razonar cuál es ellas tendrá un mayor valor de entropía molar estándar.

a) C2H2 y C2H6

b) H2O(g) y H2O(l)

c) CO(g) y CH3OH(l)

d) SO2(g) y SO3(g)

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