Entalpias y Entropias

Procesos endotérmicos: condensación y solidificación.
Procesos exotérmicos: fusión y evaporación.
 

La entalpía estándar de formación ∆H0f, es el cambio de energía que se produce cuando un mol de un compuesto se forma a partir de sus elementos, a presión de una atmósfera y temperatura de 25 oC. El exponente 0 nos indica estas condiciones de presión y temperatura, las que se conocen, comocondiciones estándares.
Estas entalpías se calculan experimentalmente en un calorímetro a presión constante y por convención, a los elementos que existen en más de una forma en condiciones estándares, la más estable, tiene una entalpía de formación igual a cero.

Si se conocen las entalpías estándares de formación de reactivos y productos, se puede calcular la entalpía estándar de reacción ∆H0r,con más exactitud. 
Si se tiene una reacción:
aA   +   bB   →   cC   +   dD

La entalpía estándar de reacción, está dada por:
 
∆H0r = ∑∆H(productos) - ∑∆H(reactivos)
 
En donde:
 
∑∆H(reactivos) = [ a∆H0f de A + b∆H0f de B ]
 
∑∆H(productos) = [ c∆H0f de C + d∆H0f de D ]
 
a, b, c, y d corresponden al número de moles de A, B, C y D.
La entalpía estándar de formación para unmismo compuesto, es diferente en cada una de las fases en las que se presente.

La entalpía estándar de formación para el:
 
H2O(l) = -285.8 kJ/mol y para el H2O(g) = -241.8 kJ/mol
 
Los cambios de entalpía que se producen en las reacciones químicas se pueden determinar por:
El método directo.
El método indirecto (Ley de Hess).
 
El método directo. Este método se utiliza cuando lasreacciones químicas se completan de manera sencilla, sin productos secundarios que interfieran en la determinación de la entalpía estándar de formación en un calorímetro a presión constante. Las reacciones de combustión son un ejemplo de reacciones que ocurren con limpieza.
Los valores obtenidos de las entalpías de formación ∆H0f, están reportados en tablas y nos sirven para determinar la entalpía dereacción a partir de ellos empleando la ecuación anterior.

La entropía estándar de una sustancia es la entropía absoluta a 1 atmósfera de presión y 25 0C, casi siempre es positiva y a diferencia de las entalpías de formación para los elementos en su forma más estable, también tienen un valor. La entropía, es una función de estado y cuando un sistema cambia de un estado a otro se tiene:
 
∆S0 =S0f – S0i
 
El valor de la entropía del agua líquida es mayor que en el agua sólida, por lo tanto: 
                 
 ∆S0 < 0 = -
 
La conexión entre la entropía y la espontaneidad de un proceso queda expresada en la segunda ley de la termodinámica: la entropía del universo aumenta en un proceso espontáneo y se mantiene constante en uno en equilibrio.
Por lo que se deduce:
 
DSuniverso > O  El proceso puede ocurrir, es espontáneo e irreversible.
DS universo < O  El proceso es en extremo improbable, no es espontáneo.
DS universo= O  El proceso es reversible, puede ocurrir en ambas direcciones.
 
Como podemos observar, la entropía aumenta al agregar energía térmica al sistema para cambiar de fase, de tal manera que si el cambio de calor ocurre a presión constante,estamos hablando de un cambio de entalpía. Cuando la entalpía de un sistema decrece a un valor en el que la entropía alcanza un valor mínimo, a cero grados kelvin, se toma en consideración otro principio, la tercera ley de la termodinámica, que establece:
A cero grados kelvin, la entropía de un cristal perfecto es igual a cero.
El cambio de la entropía depende del cambio de la entalpía en elsistema entre la temperatura absoluta, debido a que entre menor sea ésta, mayor es el cambio en el sistema:
 
∆Ssistema =  ∆H
                   T
 
Los valores de la entropía son pequeños, por lo que se expresan en J/K mol, para un mol de sustancia.
Para el entorno, por consiguiente se tiene:        
    
                                                                      ∆Sentorno = -...