Entropia

Por Luiz Molina Luz
Para medir o grau de desordem de um sistema, foi definida a grandeza termodinâmica entropia, representada pela letra S. Quanto maior a desordem de um sistema, maior a sua entropia.

O mínimo de entropia possível corresponde à situação em que átomos de uma substância estariam perfeitamente ordenados em uma estrutura cristalina perfeita. Essa situação deve ocorrer, teoricamente, a 0 K (zero absoluto). Em outras temperaturas, a entropia de uma substância deve ser diferente de zero. Quanto maior a temperatura de uma substância, maior o movimento das suas partículas, mais desorganizada ela está e, portanto, maior a sua entropia.

A entropia (cal/K.mol) a 25 °C para uma mesma substância, a entropia no estado gasoso é maior que aquela no estado líquido, que, por sua vez, é maior que a do estado sólido.

A variação de entropia em uma transformação depende apenas dos estados inicial e final do sistema, independentemente de como os reagentes se transformam nos produtos, isto é, do mecanismo da reação.

Por definição, a variação da entropia de uma transformação é igual à diferença entre a entropia dos produtos e dos reagentes:

∆S = Sprodutos - Sreagentes

Assim:
se ∆S > 0, então Sprodutos > Sreagentes; a transformação ocorre com aumento da desordem do sistema e tende a ser espontânea;
se ∆S < 0, então Sprodutos < Sreagentes; a transformação ocorre com diminuição da desordem do sistema e tende a ser não-espontânea;
se ∆S = 0, o sistema está em equilíbrio.

Então:
Qualquer evento acompanhado por aumento na entropia do sistema tende acontecer de forma espontânea.

Uma forma de prever se uma reação ocorrerá com aumento ou diminuição de entropia é analisando o estado físico dos reagentes e dos produtos. Como descrito acima, os gases têm mais entropia que os líquidos e estes que os sólidos.

Durante as reações químicas, a liberdade de movimento dos átomos freqüentemente sofre mudanças por causa das alterações na complexidade das moléculas. Vamos considerar a reação representada a seguir:

2NO2(g) → N2O4(g)

Nos reagentes, há seis átomos formando duas moléculas e nos produtos esses mesmos seis átomos estão combinados formando uma molécula. Os seis átomos divididos entre duas moléculas permitem grau maior de liberdade de movimento que os seis átomos formando uma molécula. Então, podemos concluir que essa reação, caso aconteça, ocorrerá com diminuição de entropia.

Duas regras gerais podem ajudar a prever se a entropia nas transformações aumenta ou diminui:

- examinar os estados físicos dos produtos e dos reagentes;

- verificar, quando os estados físicos dos reagentes e produtos forem iguais, o aumento ou a diminuição do número de moléculas após a transformação, o que pode ser feito comparando a quantidade de matéria em mols dos reagentes e dos produtos da reação.