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Entropia: Definição, Características e Exemplos

A grandeza termodinâmica Entropia (S) indica o grau de desordem presente em um sistema. Nesse contexto a desordem pode ser interpretada como estado de caos, ou seja, quanto mais um sistema é imprevisível maior é a sua entropia.

Continue lendo para entender melhor o conceito, conhecer as características e conferir exemplos.

O que é Entropia?

Imagine um quarto grande com um número expressivo de objetos. Há muitas formas diferentes de dispor os objetos nesse espaço, certo? Sendo assim, quanto mais amplo for o quarto mais lugares haverá para dispor os objetos. 

Ao adicionar mais objetos a esse quarto passamos a ter outras formas de alocá-los em lugares distintos. Logo, quanto mais objetos, mais combinações poderão ser feitas. Em outras palavras, quanto maior o número de combinações de local e objetos, maior a entropia do sistema.

A entropia dos processos químicos costuma ser bastante estudada na Química. No tocante a moléculas é quase impossível prever as posições e movimentações que farão. Os sistemas possuem diversos mols de átomos, moléculas e compostos. Já pensou como seria multiplicar o número de Avogadro diversas vezes? 

Importante

Em um sistema isolado termicamente, a medida da entropia sempre deve aumentar com o passar do tempo até chegar ao seu valor máximo. 

Desordem: sempre o mais provável

A forma mais simples de definir entropia é dizer que se trata de uma questão de probabilidade. Afinal, ela trata dos estados possíveis que um sistema pode assumir. Um  bom exemplo é o da difusão de gases que se trata de um processo espontâneo e de grande desordem. Uma barreira física é necessária para manter o gás separado.

Se essa barreira é removida, o gás espontaneamente se difunde por todo o recipiente, ocupando assim todo o volume disponível. O motivo para isso é que existem mais possibilidades de estados para as moléculas num volume maior, aumentando a desordem do sistema. É isso o que descrevemos como sendo a entropia. 

Em contrapartida, para manter um sistema organizado precisamos de energia. Tenha em mente que a desordem é uma tendência natural. Imagine um vaso de porcelana que é derrubado da mesa. Ao cair no chão esse vaso irá se quebrar em diversos pedaços de tamanhos variados. 

O objeto quebrar e ter vários fragmentos separados é a tendência natural, pois a desordem é a tendência natural. Sempre que existir a possibilidade de distribuir energia em um sistema é o que será feito, de maneira a aumentar a entropia do sistema. 

Entropia das Mudanças de Fase

A avaliação da entropia (S) de um sistema pode ser feita a partir da observação do estado físico dos reagentes e produtos presentes. No caso de gases ela é maior, uma vez que as moléculas estão mais livres para se movimentarem.

Nos sólidos essa movimentação é bem mais baixa. O aumento da entropia com a mudança de fase segue a seguinte lógica: S do sólido < S do líquido < S do gás.

Entropia das Reações Químicas

A avaliação da entropia de um sistema, nas reações químicas, pode ser feita por meio do número de partículas formadas. Quando o número de partículas dos produtos for maior do que o número de partículas reagentes significa que a entropia do sistema aumentou.

Confira o exemplo de uma reação:

2 NO(g) + O2 (g) 2 NO2

Antes da reação temos 3 partículas  (2 NO + 1 O2).

Após a reação temos: 2 partículas (2 NO2)

Logo, ΔS < 0

Mais exemplos

Para que seja mais fácil de entender o conceito de entropia (S) apresentaremos abaixo mais alguns exemplos em que iremos identificar se houve aumento ou diminuição.

Na+ (aq) + Cl- (aq) → NaCl (s)   ΔS < 0

Nesse caso houve diminuição. 

2NH3 (g) →  N2 (g) + 3H2 (g) ΔS > 0

Nesse caso houve aumento. 

NH4Cl (s) →  NH3 (g) + 3HCl (g) ΔS > 0

Nesse caso ocorreu aumento. 

C2H6O (l) + 3 O2 (g) → 2 H2O(l) + 3 CO2 (g) ΔS > 0

Houve aumento. 

4Fe(s) + 3O2(g) → 2Fe2O3(s) ΔS < 0

Houve diminuição, ocorreu a formação de sólido.

Cálculo da variação da entropia

O cálculo da variação da entropia é dado por: 

ΔS = S(produtos) – S(reagentes)

A variação da entropia de reações pode ser avaliada também por meio de cálculos. Para fazer esses cálculos é necessário saber a entalpia padrão das substâncias que participam da reação. Confira a seguir: 

CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O(g) 

Entalpia

CH4 (g) – 186.3

O2 (g)  –    205.1

CO2 (g) –   213.7

H2O(g)  –   188.8

△S = Sprodutos – Sreagentes

△S = (213,7 + 2*188,8) – (186,3+2*205,1)

△S = –5.2 J/K.mol

É importante ressaltar que somente com a equação química da reação de combustão do metano não é possível dizer se △S>0 ou △S<0. Fazendo o cálculo foi possível chegar a resposta de que a entropia do sistema nessa reação diminui. 

Agora você sabe tudo o que precisa sobre a entropia!