Para cada um dos processos a seguir, preveja se haverá aumento ou diminuição de entropia.
.
Passo 1
O enunciado pede que eu preveja se haverá aumento ou diminuição da entropia para a reação
Informações dadas (explicitamente na equação):
-
está no estado sólido: . -
está em solução aquosa: , e há fórmulas de unidade de . - O produto
está em solução aquosa: .
A tarefa é apenas decidir o sinal da variação de entropia (aumenta ou diminui) para esse processo.
Passo 2
O que é entropia (de forma simples e útil para prova)?
- Entropia é uma medida do grau de desordem ou do número de maneiras que um sistema pode arranjar suas partículas (microestados). Em linguagem prática: quanto mais espalhadas e livres as partículas, maior a entropia.
Regras qualitativas muito úteis: - Estados mais ordenados têm entropia menor: sólido < líquido < gás.
- Aumentar o número de partículas livres (mais íons/moléculas independentes em solução) tende a aumentar a entropia.
- Processos de associação (várias partículas formando uma só espécie) tendem a diminuir a entropia porque há menos partículas livres.
- Dissolução de um sólido ordenado em solução costuma aumentar a entropia porque se perde a ordem da rede cristalina.
Passo 3
Contagem e interpretação das espécies envolvidas (vou explicitar o que acontece com os sais em solução, pois é importante para a entropia).
- A notação
indica que o composto está em solução aquosa e, na prática, está dissociado em íons: cada unidade de fornece e . - Assim, os reagentes “livres” em solução antes da reação são os íons vindos de
: isso dá e , ou seja, um total de íons livres em solução (sem contar a parte sólida). -
é um sólido cristalino: suas iodetos estão presos na rede cristalina — não são partículas livres no sentido de translado em solução. - O produto
em solução usualmente existe dissociado como e o ânion complexo . Isso significa, no estado final, cátions + ânion complexo = íons livres em solução.
Resumo numérico (contagem de partículas livres em solução):
- Inicialmente (antes da reação):
íons livres vindos do + um sólido ordenado . - Finalmente (depois da reação):
íons livres na solução ( e ) e nenhum sólido (ele foi convertido para a forma solúvel).
Passo 4
Efeito da dissolução do sólido sobre a entropia
- Quando um sólido cristalino como
deixa de existir como rede fixa e passa a fazer parte de espécies em solução, há um grande ganho em liberdade de movimento das partículas que antes estavam presas na rede: isso aumenta bastante a entropia. - Em linguagem de prova: perda da ordem cristalina → aumento do número de microestados acessíveis → contribuição positiva para
.
Passo 5
Efeito da associação (formação do complexo) sobre a entropia
- Ao formar o ânion
, algumas partículas que antes eram independentes na solução (por exemplo, íons livres e eventualmente se houvesse) ficam “ligadas” num único complexo. Isso reduz o número de partículas livres na solução (a contagem que fiz mostrou → ). - Menos partículas livres significa menos translado independente e menos arranjos possíveis de mistura → contribuição negativa para
.
Passo 6
Comparação dos efeitos e conclusão qualitativa
- Temos dois efeitos contrários: (i) remoção do sólido ordenado (efeito grande e positivo em entropia) e (ii) associação de íons na solução que reduz o número de partículas livres (efeito negativo em entropia).
- Na maioria dos casos desse tipo (um sólido pouco solúvel formando um complexo solúvel), a contribuição positiva da dissolução do sólido e da dispersão das suas partes na solução é maior do que a pequena diminuição de entropia causada pela redução de um íon livre na contagem total. Em outras palavras: perder a ordem do cristal costuma superar a perda de um grau de liberdade translacional quando a variação envolve um sólido passando totalmente para a fase aquosa.
- Assim, a soma das contribuições leva a uma variação de entropia líquida positiva: entropia aumenta.
Resposta
Aumento de entropia.