La entropía es la medida termodinámica del desorden — de cuántas formas pueden acomodarse las partículas y la energía de un sistema mientras sigue luciendo igual desde afuera. Calcular el cambio de entropía de una reacción, ΔS, te dice si un proceso hace al mundo más o menos aleatorio, lo cual es la mitad de lo que determina si una reacción ocurre espontáneamente.

La entropía como función de estado

Al igual que la entalpía, la entropía es una función de estado — depende solo del estado actual de un sistema, no del camino tomado para llegar ahí. Eso significa que toda sustancia tiene una entropía molar estándar absoluta S° que puede tabularse (a diferencia de la entalpía, donde solo las diferencias ΔH tienen sentido, ya que no hay un punto cero verdadero para la energía). Esto es consecuencia de la tercera ley de la termodinámica, que fija la entropía de un cristal perfecto en el cero absoluto en exactamente cero.

Dos formas equivalentes de encontrar ΔS

Puedes calcular el ΔS de una reacción de dos maneras que coinciden entre sí. El método de entropía estándar suma ΣS°(products) − ΣS°(reactants) usando valores tabulados, de la misma forma que se encuentra el ΔH a partir de entalpías de formación. El método basado en calor, ΔS = q/T, aplica a cualquier proceso reversible y es especialmente útil para cambios de fase como la fusión o la ebullición, que ocurren a temperatura constante — de hecho, esta es la definición operacional a partir de la cual se construyó originalmente la entropía.

Interpretando el signo de ΔS

Un ΔS positivo significa que los productos están más desordenados que los reactivos — algo común cuando una reacción produce más moles de gas, disuelve un sólido, o rompe una molécula grande en piezas más pequeñas. Un ΔS negativo significa que el sistema se vuelve más ordenado, como cuando moléculas de gas se combinan en un líquido o sólido, o cuando varias moléculas pequeñas se combinan en una más grande. Predecir el signo con razonamiento molecular es una buena verificación de sentido común antes de confiar en un número calculado.

Entropía y espontaneidad

La segunda ley de la termodinámica dice que la entropía total del universo nunca disminuye en un proceso espontáneo — pero la entropía propia de un sistema sí puede disminuir localmente, siempre que la entropía del entorno aumente al menos en la misma medida. Si una reacción es espontánea en conjunto depende de la energía libre de Gibbs, ΔG = ΔH − TΔS, que sopesa la entropía contra la entalpía. Una reacción con ΔS negativo todavía puede ser espontánea si libera suficiente calor (un ΔH muy negativo) para compensar — consulta la calculadora de Energía Libre de Gibbs para combinar ambos efectos.