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T3: Termoquímica
Entropía y espontaneidad
Teoría
2025 · Ordinaria · Titular
2A
Examen

Justifique si son verdaderas o falsas las siguientes afirmaciones:

a) Un proceso exotérmico y espontáneo a cualquier temperatura tendrá ΔS>0\Delta S > 0.b) La sublimación del diyodo es un proceso que implica un aumento de entropía.c) En todos los procesos espontáneos la entropía del sistema aumenta.d) La reacción PClX3(g)+ClX2(g)PClX5(g)\ce{PCl3(g) + Cl2(g) -> PCl5(g)} (ΔH0=86 kJmol1\Delta H^0 = -86 \text{ kJ} \cdot \text{mol}^{-1}) no es espontánea a ninguna temperatura.
Energía libre de GibbsEntropía
a) El ion FX\ce{F-} tiene un radio mayor que el átomo de Ne\ce{Ne}.

Verdadero. El ion FX\ce{F-} (Z=9Z = 9) y el átomo de Ne\ce{Ne} (Z=10Z = 10) son especies isoelectrónicas, presentando ambos la configuración electrónica 1s22s22p61s^2 2s^2 2p^6. En ambas especies, los electrones de valencia se encuentran en el nivel de energía n=2n = 2. Al tener el mismo número de electrones, el apantallamiento (SS) que experimentan los electrones externos es muy similar. Sin embargo, el neón posee una mayor carga nuclear (ZZ), lo que implica una mayor carga nuclear efectiva (Zef=ZSZ_{ef} = Z - S) sobre los electrones periféricos. Una mayor ZefZ_{ef} conlleva una mayor atracción electrostática del núcleo sobre la nube electrónica, provocando una contracción de la misma. Por tanto, el radio de FX\ce{F-} es mayor que el de Ne\ce{Ne}.

b) Una reacción con ΔH<0\Delta H < 0 y ΔS<0\Delta S < 0 es espontánea a cualquier temperatura.

Falso. La espontaneidad de un proceso viene definida por la energía libre de Gibbs según la expresión ΔG=ΔHTΔS\Delta G = \Delta H - T\Delta S. En este caso, el factor entálpico es favorable (ΔH<0\Delta H < 0, proceso exotérmico), pero el factor entrópico es desfavorable (ΔS<0\Delta S < 0, aumento del orden). Para que la reacción sea espontánea, debe cumplirse que ΔG<0\Delta G < 0. Esto solo ocurrirá cuando el valor absoluto del término entálpico sea superior al del término entrópico (ΔH>TΔS|\Delta H| > |T\Delta S|), condición que se satisface únicamente a temperaturas bajas. A temperaturas elevadas, el término TΔS-T\Delta S se vuelve lo suficientemente positivo como para que ΔG>0\Delta G > 0.

c) La molécula de BeClX2\ce{BeCl2} es lineal.

Verdadero. De acuerdo con la RPECV, el átomo central de berilio (AA) posee 2 electrones de valencia en su capa más externa. El berilio forma dos pares de electrones de enlace con los átomos de cloro (BB) y no posee pares de electrones solitarios (EE). Por lo tanto, la molécula es del tipo AB2AB_2. Para minimizar la repulsión electrostática entre los dos pares de electrones enlazantes, estos deben situarse lo más alejados posible entre sí, lo que se traduce en una disposición geométrica lineal con un ángulo de enlace de 180180^\circ.