Problema resuelto de Química: Entropía y espontaneidadSelectividad (PAU) · País Vasco 2017 · Junio · Opción A

a) Verdadera. En $\Delta G = \Delta H - T\,\Delta S$ aparece la temperatura multiplicando a $\Delta S$: el término entrópico $-T\,\Delta S$ cambia con $T$, y con él $\Delta G$. Por eso una misma reacción puede ser espontánea a unas temperaturas y no a otras (por ejemplo, la fusión del hielo: no espontánea por debajo de 0 ºC y espontánea por encima).

b) Falsa. Una reacción exotérmica tiene $\Delta H < 0$, que favorece la espontaneidad, pero no la garantiza. Si además $\Delta S < 0$, el término $-T\,\Delta S$ es positivo y, a temperatura suficientemente alta, puede superar a $|\Delta H|$:$$\Delta H < 0,\ \Delta S < 0:\qquad \Delta G < 0 \text{ solo si } T < \frac{\Delta H}{\Delta S}$$Por encima de esa temperatura la reacción exotérmica no es espontánea. Ejemplo: la síntesis del amoniaco, $\text{N}_2 + 3\,\text{H}_2 \to 2\,\text{NH}_3$ ($\Delta H < 0$, $\Delta S < 0$), deja de ser espontánea a temperaturas altas. Solo las exotérmicas con $\Delta S > 0$ son espontáneas a cualquier temperatura.

c) Falsa. La espontaneidad depende del signo de $\Delta G$, no solo del de $\Delta S$. Hay reacciones espontáneas con $\Delta S > 0$ (las exotérmicas con aumento de entropía lo son siempre, como la combustión de un hidrocarburo, que produce más moles de gas) y otras con $\Delta S < 0$ (exotérmicas a temperatura baja). Así que la variación de entropía de una reacción espontánea puede ser positiva o negativa; de hecho, un aumento de entropía ($\Delta S > 0$) es lo que favorece la espontaneidad.