Fundamentos de las Reacciones Químicas: Reactividad, Entropía y Termodinámica

Conceptos Clave:

• Reactividad: Capacidad de un átomo o conjunto de átomos para combinarse químicamente con otro.
• Espontáneo: Proceso que ocurre de manera natural en una dirección; puede ocurrir lenta o rápidamente.
• Reversible: Proceso que puede ir y regresar de un estado a otro siguiendo el mismo camino.
• Irreversible: Proceso natural y real que ocurre solo en una dirección dada.

Entropía y Desorden Molecular

Función de estado que da cuenta del desorden de un sistema.

• A mayor orden, menor entropía.
• A menor orden, mayor entropía.

Estado de agregación: Sólido, líquido o gaseoso. Ejemplo: Azúcar + agua = disolución de azúcar.

La entropía es un proceso irreversible o espontáneo.

Para definir si una reacción ocurre o no (espontaneidad), se debe analizar el sistema y el entorno (universo).

Aumento de entropía: Flujo de calor de un cuerpo caliente a uno más frío es un proceso irreversible y espontáneo.

Cambio de Entropía (S) en la Interconversión Agua-Hielo

En ambas conversiones, el proceso es irreversible. Para que ocurran cambios, se requiere un entorno que enfríe o caliente el sistema.

Segunda Ley de la Termodinámica

• Proceso espontáneo del universo que aumenta.
• Proceso de equilibrio es constante.
• Se determina principalmente por el estado en el que se encuentra.

Tercera Ley de la Termodinámica

• A baja temperatura, el desorden disminuye.
• La tercera ley toma en cuenta este aspecto y lleva al sistema molecular a la máxima ordenación: un cristal perfecto a 0 K (cero absoluto) obtiene el máximo orden.

• Mol: Agrupación de átomos o moléculas.

Energía Libre de Gibbs

Define la espontaneidad de un proceso.

• Basta con conocer lo que le ocurre a un sistema para determinar la espontaneidad.

TDS: Representa el desorden del sistema. No es aprovechable por el sistema.

Reacción Química

• Desaparición de reactantes.
• Aparición o aumento de productos.
• Cambios de concentración a determinada temperatura.

Reacción de un Metal (Zn) con un Ácido

• El metal se consume, disminuyendo su concentración.
• Aparecen productos, aumentando su concentración.

Para determinar la velocidad de una reacción (rx), se elige una sustancia cuya concentración sea fácil de medir.

Reactantes: Menos concentración, menos velocidad; más concentración, más velocidad. Unidad de medida: mol.