Modifica dell'entropia standard per una reazione

I cambiamenti di entalpia associati ad una reazione chimica possono essere misurati con un calorimetro, ma il cambiamento di entropia associato ad una reazione non può essere misurato direttamente. L'entropia è una funzione di stato, il che significa che il cambiamento di entropia dipende esclusivamente dagli stati iniziale e finale di un sistema. Quindi, come i cambiamenti di entalpia, i cambiamenti di entropia possono provenire da tabelle di riferimento calcolate di entropie molari standard.

Per una reazione che si verifica in condizioni standard, la variazione di entropia associata è determinata dalla differenza fra la somma delle entropie molari standard dei prodotti, moltiplicata per i loro coefficienti stechiometrici, e la somma delle entropie molari standard dei reagenti, moltiplicata per i loro coefficienti stechiometrici. Considerate la combustione dell'etilene in condizioni standard, dove 1 mole di gas etilene reagisce con 3 moli di ossigeno gassoso per produrre 2 moli di anidride carbonica e 2 moli di acqua. La variazione di entropia standard per la reazione è uguale alla somma di 2 volte l'entropia standard del gas di anidride carbonica e 2 volte l'entropia standard dell'acqua, meno la somma dell'entropia standard del gas etilene e 3 volte l'entropia standard dell'ossigeno.

Si noti che, a differenza delle entalpie standard di formazione degli elementi, che sono zero, le entropie molari standard di tutte le sostanze sono maggiori di zero a 298 kelvin. Sostituendo i valori per le entropie molari dei reagenti e dei prodotti dalla tabella di riferimento, si ottengono 2 volte 213, 8 più 2 volte 70, 0, meno 219, 5 più 3 volte 205, 3. L'entropia netta dei prodotti è pari a 567, 6 joule per kelvin, e l'entropia netta dei reagenti è 835, 4 joule per kelvin.

La differenza fra i prodotti e i reagenti è pari a 268 joule negativi per kelvin per la variazione di entropia standard della combustione dell'etilene. Il valore negativo indica che c'è una diminuzione dell'entropia. Anche senza calcolare l'esatta variazione di entropia, la diminuzione dell'entropia può essere prevista esaminando la reazione.

Ricordiamo che i gas sono più disordinati dei liquidi. Ci sono più moli di gas nei reagenti 4 moli di gas, con 1 mole di etilene e 3 moli di ossigeno paragonati ai prodotti solo 2 moli di anidride carbonica, mentre l'altro prodotto è un liquido. Pertanto, in questa reazione, i reagenti sono più disordinati dei prodotti.

L'entropia diminuisce con il procedere della reazione.