Entropiaren interpretazio molekularra

Atal honetan molekulen egitura eta ezaugarriek bere entropian duten eragina aztertuko dugu.

Horretarako, honako ekuazio hau izango dugu kontutan:

Erreakzio kimikoan gertatzen den entropia-aldaketa negatiboa da ( ) zeren hiru molekula gas erreakzionatzen dute bi molekula gas emateko.

Nola ikusten dira entropia-aldaketa horiek maila molekularrean?

Erreakzio honetan N-O loturak sortzen dira, sistemari orden gehiago emanez, zeren materia "lotuagoa" agertzen da. Lotura berriak sortzean atomoen "askatasun-gradoak" (edo higitzeko-erak) murriztu egiten ditu; hau da, lotura berriak direla eta atomoek aske mugitzeko duten aukerak murriztu egiten dira.

Arau orokor gisa hau esan daiteke: zenbat eta handiagoa izan askatasun-gradoak sistema batek, hainbat eta handiagoa izango da bere entropia.

Molekulek duten askatasun-grado edo mailak molekularen hiru higidura-motekin dago erlazionaturik, orain ikusiko dugun bezala.

• Molekula osoa norantza batean mugituko da, gas-molekuletan gertatzen den bezala. Higidura-mota hau, traslazio-higidura da.

Gas-molekulek likido-molekulek baino traslazio-higidura handiagoa dute. Eta likido-molekulek solido-molekulek baino handiagoa.

• Molekula batetan dauden atomoek bibrazio-higidura dute; molekularen atomoen arteko distantziak aldatu egiten dira, orekako distantzia baten inguruan hurbilduz eta aldenduz.

• Azkenik, ardatz baten inguruko errotazio-higidura ere badu molekula batek.

Higidura-mota hauetan metatzen da molekula batek duen energia. Zenbat eta handiagoa izan molekula batek era honetan metatuta duen energia, hainbat eta handiagoa da bere entropia.

Sistema baten energia gutxitzen badugu tenperatura jeitsiz, higidura-mota hauetan (traslazioa, bibrazioa eta errotazioa) metatutako energia ere gutxitu egiten da.

Termodinamikaren hirugarren legeak dioenez, tenperatura 0 K-era jeitsiz eta substantzia purua eta kristal perfektoa osatuz egonik, bere entropia 0 da.

Kristal perfekto honen tenperatura 0 K-tik abiatuta handitzen hasten bada, atomoen bibrazio-higidura sortzen hasten da; sistemak askatasun-gradoak (edo higitzeko erak) irabazten ditu eta bere entropia handitu egiten da.

Zer gertatzen da tenperatura igotzen jarraitzen badugu? Irudian agertzen den bezala, sistema urtzean eta irakitean (nahiz eta momentu hauetan tenperatura konstantea mantendu) askatasun-gradoak irabazten ditu eta bere entropia handitzen doa.

Normalean, entropia honela aldatzen da prozesuetan:

• Disoluzioak eta likidoak solidoak baino entropia handiagoa dute normalean.
• Gasek likidoak eta solidoak baino entropia handiagoa dute normalean.
• Erreakzio kimiko batetan gas-molekulen kopurua handitzen bada, sistemaren entropia handitu egingo da (produktuen entropia erreaktiboena baino handiagoa izango da).

BIBLIOGRAFIA:

• "Chemistry. The Central Science". Brown, LeMay, Bursten. (Prentice Hall)