Esta relación termodinámica muy simple es una de las más útiles que he encontrado en una variedad de campos, como un indicador de lo que determina si un proceso sucederá o no. Delta-H es la entrada o salida de calor local de un determinado proceso (por ejemplo, disolviendo un líquido en otro). Este cambio generalmente proviene de la ruptura y la creación de enlaces químicos. Delta-S es el cambio en la entropía para ese proceso. Por lo general, proviene de mezclar, extenderse, crear gases, etc.
A ambos no les importa (generalmente) cómo lo hacen, las condiciones o el proceso preciso. Lo único que importa (una simplificación, pero funciona en la mayoría de los casos) es el punto de partida y el punto final.
Delta-G está relacionado con la entropía del universo (bajo temperatura y presión constantes. De lo contrario, busque otras expresiones de energía) y así determina si un proceso es termodinámicamente favorable o no. Si delta-G <0, el proceso es favorable.
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Aquí hay tres ejemplos de lecciones que esta relación nos enseña:
- Si tanto la entalpía como la entropía están de su lado (delta-H 0), está garantizado que ganará. Si ambos están en tu contra, no tienes ninguna posibilidad. Si es una pelea entre ellos (como suele ser), la temperatura decidirá, ya que ayuda a la entropía.
- Disolver A en B es siempre una lucha entre la entalpía y la entropía. La entalpía no quiere la disolución: está reemplazando los enlaces intermoleculares de moléculas idénticas con las de menos de idénticas. Es un costo de energía. Más aún, cuanto más diferentes son A y B entre sí, y las fuerzas intermoleculares de A son más fuertes. La entropía quiere la disolución: estás mezclando, extendiendo A y aumentando el desorden total del universo. Más aún, las moléculas de A más pequeñas son (más de ellas por gramo).
Esta es la razón: a) El calentamiento puede hacer que ocurra la disolución (también ayuda a la cinética, pero eso es algo diferente) y el enfriamiento puede forzar la precipitación b) Es muy difícil disolver los polímeros (la bonificación de entropía es pequeña porque las moléculas son grandes). c) Puede disolver más hexano en agua que al revés.
- Cualquier reacción que cree más gases de los que consume, no importa cuán costosa sea la entalpía, es una ganancia de entropía. Lo que significa que si sigue calentándose (es mejor hacerlo al vacío), siempre que no les suceda nada a los reactivos , eventualmente llegará a una temperatura en la que la reacción es favorable. ¡Y eso incluye separar algunos óxidos de metales en oxígeno y metal no oxidado! (No todos los metales, para algunos, las temperaturas necesarias no son realistas, pero para algunos, como el plomo, se ha observado).
Es una de las leyes más útiles, y no puedo creer que me haya tomado medio año después de la licenciatura y en mi trabajo, para comprender todo su poder.
