Serie 2 - 2 PPIO - Ejercicio 2

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TERMOQUÍMICA 
Segundo principio de la termodinámica 
Ejercicio 2 
En este problema debemos determinar si la siguiente reacción será o no será espontánea a 25°C. 
𝐶(𝑠) + 𝑂2(𝑔) → 𝐶𝑂2(𝑔) 
Para poder hacerlo debemos recordar algunas cosas: 
Para que un proceso sea espontáneo (o irreversible) la variación de entropía del universo debe ser mayor a cero 
 ∆𝑺𝒖𝒏𝒊𝒗𝒆𝒓𝒔𝒐 > 𝟎 
Calcular la entropía del universo no es algo sencillo, entonces definimos una nueva función de estado  Energía 
libre de Gibbs (G) 
∆𝐺° = ∆𝐻° − 𝑇∆𝑆° 
Nota: Para ver la definición y cómo se llega a la relación vayan al pdf de la teórica “clase 02 termoquímica 2 ley” 
Entonces definimos el criterio de espontaneidad a partir de la variación de la energía libre de Gibbs (∆𝐺) como: 
∆𝑮° > 𝟎 𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍⁄ Espontáneo 
∆𝑮° = 𝟎 𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍⁄ En equilibrio 
∆𝑮° < 𝟎 𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍⁄ No espontáneo 
Para poder calcular ∆𝐺°debemos conocer ∆𝐻𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° y ∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° (y la temperatura). 
En este problema ya conocemos ∆𝐻𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛
° (es un dato), pero no tenemos el ∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° . Como la entropía es 
función de estado (y a diferencia de la entalpía para las sustancias en su estado elemental es distinta de cero), 
puedo calcular ∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° como: 
∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° = ∑ 𝑛𝑆𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑐𝑡𝑜𝑠
° − ∑ 𝑚𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑡𝑖𝑣𝑜𝑠
° 
Donde n y m son los coeficientes estequiométricos de los productos y reactivos, respectivamente. 
Con los datos de este problema: 
∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° = 1𝑥𝑆𝐶𝑂2
° − (1𝑥𝑆𝐶
° + 1𝑥𝑆𝑂2
° ) 
∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° = 1𝑥213,4 𝐽 𝑚𝑜𝑙𝐾⁄ − (1𝑥5,7 𝐽 𝑚𝑜𝑙𝐾⁄ + 1𝑥204,8 𝐽 𝑚𝑜𝑙𝐾⁄ ) 
∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° = 2,9 𝐽 𝑚𝑜𝑙𝐾⁄ ≡ 2,9𝑥10−3 𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙𝐾⁄ 
Es importante transformar las unidades para que la entropía y la entalpía tengan la misma unidad de energía, J o 
KJ. 
Ya conocemos ∆𝐻𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖ó𝑛
° y ∆𝑆𝑟𝑒𝑎𝑐𝑐𝑖ó𝑛
° , ahora podemos calcular ∆𝐺° para saber si la reacción será espontánea 
en estas condiciones. 
∆𝐺° = ∆𝐻° − 𝑇∆𝑆° 
∆𝐺° = −393,5 𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ − 298𝐾𝑥2,9𝑥10−3 𝐾𝐽 𝑚𝑜𝑙⁄ 𝐾 
∆𝑮° = −𝟑𝟗𝟒, 𝟔 𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍⁄ < 𝟎 𝑲𝑱 𝒎𝒐𝒍⁄ ⇒ No espontánea