16.9: Algunas tendencias en los valores de entropía
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Tabla Valores de Entropía\(\PageIndex{1}\) Molar
| Compuesto | S m o/J K -1 mol -1 | Compuesto | S m o/J K -1 mol -1 |
| Sólidos | Gases Diatómicos | ||
| C (diamante) | 2.377 | ||
| C (grafito) | 5.74 | H 2 | 130.7 |
| Si | 18.8 | D 2 | 145.0 |
| Ge | 31.1 | HCl | 186.9 |
| Sn (gris) | 44.1 | HBr | 198.7 |
| Pb | 64.8 | HOLA | 206.6 |
| Li | 29.1 | N 2 | 191.6 |
| Na | 51.2 | O 2 | 205.1 |
| K | 64.2 | F 2 | 202.8 |
| Rb | 69.5 | Cl 2 | 223.1 |
| Cs | 85.2 | Br 2 | 245.5 |
| NaF | 51.5 | I 2 | 260.7 |
| MgO | 26.9 | CO | 197.7 |
| AlN | 20.2 | Gases Triatómicos | |
| NaCl | 72.1 | H 2 O | 188.8 |
| KCl | 82.6 | NO 2 | 240.1 |
| Mg | 32.7 | H 2 S | 205.8 |
| Ag | 42.6 | CO 2 | 213.7 |
| I 2 | 116.1 | SO 2 | 248.2 |
| MgH 2 | 31.1 | N 2 O | 219.9 |
| AgN 3 | 99.2 | O 3 | 238.9 |
| Líquidos | Gases Poliatómicos (> 3) | ||
| Hg | 76.0 | CH 4 | 186.3 |
| Br 2 | 152.2 | C 2 H 6 | 229.6 |
| H 2 O | 69.9 | C 3 H 8 | 269.9 |
| H 2 O 2 | 109.6 | C 4 H 10 | 310.2 |
| CH 3 OH | 126.8 | C 5 H 12 | 348.9 |
| C 2 H 5 OH | 160.7 | C 2 H 4 | 219.6 |
| C 6 H | 172.8 | N 2 O 4 | 304.3 |
| BCl 3 | 206.3 | B 2 H 6 | 232.0 |
| Gases Monatómicos | BF 3 | 254.0 | |
| Él | 126.0 | NH 3 | 192.5 |
| Ne | 146.2 | ||
| Ar | 154.8 | ||
| Kr | 164.0 | ||
| Xe | 169.6 | ||
Sólidos, Líquidos y Gases Quizás la característica más obvia de la tabla de entropías moleculares es un aumento general en la entropía molar a medida que pasamos de sólidos a líquidos a gases. En un sólido, las moléculas solo son capaces de restringir las vibraciones alrededor de un punto fijo, pero cuando un sólido se funde, las moléculas, aunque todavía obstaculizadas por su atracción mutua, son mucho más libres de moverse. Así, cuando un sólido se funde, aumenta la entropía molar de la sustancia. Cuando un líquido se vaporiza, las restricciones sobre la capacidad de movimiento de las moléculas se relajan casi por completo y se produce un aumento mayor y mayor en la entropía. Cuando se derrite 1 mol de hielo, por ejemplo, su entropía aumenta en 22 J K —1, mientras que al hervir el aumento de entropía es de 110 J K —1.
Complejidad Molecular Una segunda tendencia clara en la tabla es la mayor entropía molar de sustancias con moléculas más complejas. En cierta medida esto se debe a la masa ya que en general las moléculas más complejas son más pesadas que las más simples. Sin embargo, aún encontramos un aumento de la entropía con la complejidad cuando comparamos moléculas de masas muy similares:| Sustancia | Ar (g) | F 2 (g) | CO 2 (g) | C 3 H 8 (g) |
| S m °/J K —1 mol —1 | 155 | 202.7 | 213.6 | 269.9 |
| Masa molar/g mol —1 | 40 | 38 | 44 | 44 |
| Número de átomos | 1 | 2 | 3 | 11 |
Cuantos más átomos haya en una molécula, más formas la molécula puede cambiar su forma al vibrar. En consecuencia, hay más formas en que la energía puede distribuirse entre las moléculas.
Fuerza de unión Otra tendencia en la entropía, más notable en el caso de los sólidos, es la disminución de la entropía a medida que aumentan las fuerzas entre los átomos, moléculas o iones. Un buen ejemplo son los tres compuestos sólidos| Sustancia | NaF (s) | MgO (s) | AlN (s) |
| S m° (298 K) /J K —1 mol —1 | 51.5 | 26.8 | 20.2 |
| Masa molar/g mol —1 | 42.0 | 40.3 | 41.0 |
que son isoelectrónicos con fluoruro de sodio. Dado que hay muy poca diferencia en las masas molares, la disminución de la entropía solo puede atribuirse al aumento en la atracción culómbica entre los iones a medida que nos movemos de los iones con carga individual Na + y F — a través de los iones doblemente cargados Mg 2+ y O 2— , a los iones de triple carga A1 3+ y N 3—. (Si bien es cierto que hay un grado justo de carácter covalente en la unión en AIN, el efecto de esto será aumentar la fuerza de la unión).
De cada uno de los siguientes pares de compuestos elija el que tenga la entropía molar estándar más alta a 25°C.
a) HBr (g), HCl (g) c) ND 3 (g), Ne (g) e) C 2 H 6 (g), C 2 H 4 (g) b) Cs (s), Cs (l) d) KCl (s), CaS (s)Solución
a) HBr y HCl son muy similares excepto por su masa. HBr tendrá una mayor entropía debido a su mayor masa. b) A la misma temperatura, la forma líquida de una sustancia siempre presenta una entropía mayor que la sólida. c) ND 3 (D = deuterio) y Ne tienen masas molares casi idénticas (20 g mol —1) Sin embargo, como ND 3 es más complejo, puede vibrar y rotar mientras que Ne no puede. ND 3 tendrá la mayor entropía. d) KCl y CAs son isoelectrónicos. Debido a que tanto el anión como el catión están doblemente cargados en CaS, los iones están más apretados entre sí y pueden vibrar menos fácilmente. Por lo tanto, KCl debe tener la mayor entropía. e) En todos los recuentos C 2 H 6 debe tener una entropía mayor que C 2 H 4. C 2 H 6 es más pesado y más complejo que C 2 H 4. Además hay rotación libre alrededor del enlace C-C en C 2 H 6 pero la rotación obstaculizada alrededor del enlace C=C en C 2 H 4.