Secundaria entropía del equilibrio químico

[skynet]

tengo una duda:

para que una reacción se produzca debe de aumentar la entropía total.

en el equilibrio se producen dos reacciones opuestas

la cuestión es: si supongamos que el incremento de entropía de la reacción directa es positivo, la de la reacción inversa será negativo, luego la reacción inversa no se producirá y no habrá equilibrio.....¿?

[arivasm]

Re: estropía del equilibrio quimico

Ten en cuenta que lo que marca el 2º principio es que la entropía del Universo no puede disminuir. Con esto quiero decir que nada impide que coexistan dos procesos en los que uno aumenta la entropía y otro la disminuye, con tal de que el aumento causado por el primero sea superior o igual (y en este último caso se trataría de un equilibrio) a la disminución que causa el segundo. Estoy seguro de que conoces innumerables casos, sobre todo del campo de la Física, en los que sucede eso.

[skynet]

Re: estropía del equilibrio quimico

hola arivasm,

vale que la variación total de entropía (contando las dos reacciones) sea cero......pero no veo por qué no se produce únicamente la reacción que aumenta la entropía.


además, esta situación de que la entropía total será igual a cero ¿no se produce en todo momento aunque no esté en equilibrio?, si es así ¿Qué es lo que determina el punto de equilibrio desde el punto de vista de la entropía?

[arivasm]

Re: estropía del equilibrio quimico

no veo por qué no se produce únicamente la reacción que aumenta la entropía.

Como sabes, el que un proceso aumente la entropía sólo está impedido si no hay otros procesos simultáneos. Por tanto, dándole la vuelta a tu objeción "no veo por qué no se produce únicamente la reacción que aumenta la entropía" podríamos afirmar "no hay por qué debería producirse únicamente la reacción que aumenta la entropía".

Quizá el mejor punto de vista para aclarar el que debe darse la reacción inversa al tiempo que se da la directa es de tipo microscópico. Por ponerlo sencillo pensemos en una reacción que transcurre en un solo paso, del estilo de $\rm H_2 + I_2 \leftrightarrow 2 HI$. En el medio acabarán coexistiendo los tres tipos de especies y aunque el proceso inverso esté termodinámicamente menos favorecido que el directo siempre habrá una probabilidad no nula de que dos moléculas de HI colisionen eficazmente para dar lugar a dos de las moléculas de partida.

En el fondo no es muy diferente de un ejemplo como éste: tenemos una varita mágica que cuando toca una bola la cambia de color, si es blanca la convierte en negra en el 95% de los contactos, si es negra la convierte en blanca en el 2% de los contactos; inicialmente sólo hay bolas blancas. A medida que se hagan contactos con las bolas irán apareciendo bolas negras, pero también irá aumentando la probabilidad de que haya contactos que reestablezcan el color blanco. Por supuesto, al cambo de un tiempo suficiente el sistema fluctuará alrededor de uno de equilibrio en el que la probabilidad de que un toque, habida cuenta de las poblaciones existentes, transforme una blanca en negra sea igual a la probabilidad de que transforme una negra en blanca.

esta situación de que la entropía total será igual a cero ¿no se produce en todo momento aunque no esté en equilibrio?, si es así ¿Qué es lo que determina el punto de equilibrio desde el punto de vista de la entropía?

No, por supuesto que no. Pensemos en el ejemplo que puse antes, de la formación del HI. Si inicialmente no tenemos nada de HI sólo sucederán procesos de creación de estas moléculas, que aumentarán la entropía.

Digamos que el estado final de equilibrio es eso, un estado del sistema, que se habrá alcanzado siguiendo cierto camino a partir de unas condiciones iniciales. En términos de cambio de la entropía, la idea sería que si ya partimos del estado de equilibrio no habrá cambio alguno en la entropía del sistema, lo que significa que ambos procesos, directo e inverso, contribuyen por igual (en valor absoluto) al cambio de la entropía.

Como ves, las cantidades presentes de las diferentes especies es crucial. De hecho eso es lo que subyace en la existencia de una constante de equilibrio: las concentraciones de las substancias que participan en el equilibrio deben guardar una relación bien determinada.

Terminaré subrayando algo que es muy importante: el equilibrio es un estado final hacia el que evoluciona el sistema de manera espontánea. Asimismo destacaré el carácter estadístico subyacente, como sucede igualmente con las diferentes propiedades termodinámicas de un sistema, especialmente la entropía.

Saludos!