16: Termodinámica
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Entre las muchas capacidades de la química está su capacidad para predecir si un proceso ocurrirá bajo condiciones específicas. La termodinámica, el estudio de las relaciones entre la energía y el trabajo asociados a los procesos químicos y físicos, proporciona esta capacidad predictiva. Capítulos anteriores de este texto han descrito diversas aplicaciones de la termoquímica, un aspecto importante de la termodinámica que se refiere al flujo de calor que acompaña a las reacciones químicas y las transiciones de fase. En este capítulo se introducirán conceptos termodinámicos adicionales, entre ellos aquellos que permiten predecir cualquier cambio químico o físico bajo un conjunto de condiciones dadas.
- 16.1: Espontaneidad
- Los procesos químicos y físicos tienen una tendencia natural a ocurrir en una dirección bajo ciertas condiciones. Un proceso espontáneo ocurre sin la necesidad de un aporte continuo de energía de alguna fuente externa, mientras que un proceso no espontáneo lo requiere. Los sistemas sometidos a un proceso espontáneo pueden experimentar o no una ganancia o pérdida de energía, pero experimentarán un cambio en la forma en que la materia y/o la energía se distribuyen dentro del sistema.
- 16.3: La Segunda y Tercera Leyes de la Termodinámica
- La segunda ley de la termodinámica afirma que los procesos espontáneos aumentan la entropía del universo. Si un proceso disminuyera la entropía del universo, entonces el proceso no es espontáneo, y si no se produce ningún cambio, el sistema está en equilibrio. La tercera ley de la termodinámica establece el cero para la entropía a 0 J/Kelvin para un sólido cristalino perfecto y puro a 0 K con solo un microestado posible.
- 16.4: Energía Gibbs
- La energía libre de Gibbs (G) es una función de estado definida solo con respecto a las cantidades del sistema y puede usarse para predecir la espontaneidad de un proceso. Un valor negativo para ΔG indica que la reacción procederá en la dirección de avance para alcanzar el equilibrio; un ΔG positivo indica que la reacción procederá en dirección inversa para alcanzar el equilibrio; y un ΔG de cero indica que el sistema está en equilibrio. Una serie de enfoques para el cálculo de los cambios de energía libre son posibles.
- 16.E: Termodinámica (Ejercicios)
- Estos son ejercicios de tarea para acompañar el Textmap creado para “Química” por OpenStax.