Problema resuelto de Química: Entropía y espontaneidadSelectividad (PAU) · País Vasco 2022 · Julio

Criterio de espontaneidad$$\Delta G = \Delta H - T\Delta S \qquad \Delta G < 0 \Rightarrow \text{espontáneo};\quad \Delta G > 0 \Rightarrow \text{no espontáneo}$$La temperatura a la que cambia el signo de $\Delta G$ es la del equilibrio, $\Delta G = 0$:$$T_{eq} = \frac{\Delta H}{\Delta S}$$a) $\Delta H > 0$, $\Delta S > 0$: espontáneo a temperaturas altas

El término entálpico (positivo, proceso endotérmico) va en contra; el entrópico, $-T\Delta S$, es negativo y va a favor, y crece en valor absoluto con $T$.

• A temperatura baja, $|\Delta H| > |T\Delta S|$ y $\Delta G > 0$: no espontáneo.
• A temperatura alta, $|T\Delta S| > |\Delta H|$ y $\Delta G < 0$: espontáneo.

Es espontáneo para $T > \Delta H/\Delta S$. Ejemplo: la fusión del hielo, espontánea por encima de 0 °C.

b) $\Delta H < 0$, $\Delta S > 0$: espontáneo a cualquier temperatura

Los dos términos son negativos: $\Delta H < 0$ y $-T\Delta S < 0$. Su suma es negativa para cualquier $T$, así que $\Delta G < 0$ siempre: el proceso es espontáneo a todas las temperaturas. Ejemplo: muchas combustiones o la descomposición explosiva de algunos compuestos, que desprenden calor y producen gases.

c) $\Delta H < 0$, $\Delta S < 0$: espontáneo a temperaturas bajas

El término entálpico va a favor (exotérmico) y el entrópico, $-T\Delta S > 0$, en contra, y pesa más cuanto mayor es $T$.

• A temperatura baja, $|\Delta H| > |T\Delta S|$ y $\Delta G < 0$: espontáneo.
• A temperatura alta, $|T\Delta S| > |\Delta H|$ y $\Delta G > 0$: no espontáneo.

Es espontáneo para $T < \Delta H/\Delta S$ (cociente positivo, porque los dos son negativos). Ejemplo: la congelación del agua, espontánea por debajo de 0 °C.