Entalpia e Entropia na Química

Entalpia e entropia são dois conceitos importantes relacionados com as reações químicas. E, sabia que estudar esse tipo de reação é mais importante do que você imagina? Muitas vezes, nós nem percebemos, mas essas reações estão marcando presença o tempo todo no cotidiano.

A combustão que acontece no motor de um carro; a oxidação da palha de aço e das frutas quando são cortadas; produção de sabão, e até fritar um ovo! Esses são apenas alguns exemplos de reações químicas no dia a dia, que estão relacionados com entalpia e entropia.

Antes de irmos para a definição e compreensão dos conceitos de entalpia e entropia, vamos relembrar rapidamente o significado de reação química. Se ele não estiver bem esclarecido, você não vai entender a sequência.

Reação química: é um fenômeno por meio do qual duas ou mais substâncias (chamadas de reagentes) podem reagir, dando origem a novas substâncias (chamadas de produtos). Nesse processo, os átomos envolvidos não são alterados, mas as moléculas, que se desmembram e se recombinam. Depois dessa rápida revisão, vamos para o nosso estudo de entalpia e entropia.

O que é entalpia?

Primeiramente, a entalpia é uma grandeza física, o que significa que ela pode ser mensurada. Isso é muito importante! Ela serve para medir a quantidade de calor presente em um sistema, em uma reação química e é dada em J/mol.

Existe a entalpia dos reagentes, que é a energia das substâncias que vão reagir e sofrer uma transformação, e a entalpia dos produtos, ou seja, das novas substâncias que se formam.

Quando uma reação química é estudada, não há como abordar a quantidade de entalpia que existe em cada uma das substâncias, por isso, convencionou-se calcular a variação de entalpia, representada pelo símbolo ∆H.

O ∆H consiste na diferença entre o total de entalpia dos produtos e o total de entalpia dos reagentes, portanto, a fórmula para realizar esse cálculo é a seguinte:

∆H = Hprodutos – Hreagentes.

Quando o valor obtido nesse cálculo é positivo, maior do que zero, significa que a entalpia dos produtos é maior do que a entalpia dos reagentes. Ou seja, a quantidade de calor presente nas substâncias que se formaram é maior do que a que havia nas substâncias que reagiram. Para isso ser possível, a reação precisa absorver calor do meio em que ocorre. Nesse caso, temos uma reação endotérmica.

Mas o contrário também pode acontecer, ou seja, o valor do ∆H pode ser negativo, com a entalpia dos reagentes sendo maior do que a dos produtos. Isso quer dizer que, no decorrer da reação, houve “perda” de calor, que foi liberado pelo ambiente. Esse tipo de reação é classificado como reação exotérmica. Nesse caso, é possível perceber o aquecimento do recipiente em que a reação ocorre, graças à energia liberada.

Existem vários critérios segundo os quais a entalpia pode ser vista. Por isso, foi criada a chamada entalpia-padrão, para que essa grandeza possa ser mensurada sempre de acordo com as mesmas condições.

O que é entropia?

Entalpia e entropia fazem parte das reações químicas. Agora que já conhecemos a primeira grandeza, vamos explorar o conceito de entropia e entender qual é a sua importância.

A entropia é basicamente um medidor de bagunça! É a grandeza física que serve para analisar e determinar o nível de desordem de um sistema (que pode ser compreendido aqui como a reação química), bem como a sua espontaneidade. Ela é simbolizada pela letra S e dada em J/K (joules por kelvin). Quanto maior for a desordem de uma reação química, maior será o valor de sua entropia. Assim como no conceito de entalpia, a variação de entropia também é importante:

∆S = Sfinal – Sinicial

Quando o valor é positivo, ou seja, ∆S > 0, significa que a entropia do sistema aumenta, portanto, o grau de desordem também. Já quando desse cálculo obtemos ∆S < 0, o valor da entropia e, por consequência, a desordem do sistema, diminuem.

Vamos ao exemplo prático: supondo que você dissolva um mol de sal de cozinha (NaCl) em água. As moléculas vão se desmembrar em íons, pela seguinte reação:

1 NaCl → 1 Na+ + 1 Cl-

Observe que, no primeiro membro da equação química, nós tínhamos apenas um mol de substância. Ao ser dissolvido em água, ele acabou se transformado em dois mol, que, no caso, são os íons. Isso mostra que após a reação, há uma desordem maior, portanto, a variação de entropia é positiva.

O sódio em estado sólido estava mais organizado do que em meio aquoso, porque os íons ficaram dispersos. A entropia tem relação com a espontaneidade da relação. Entropia positiva significa que a reação foi espontânea.

Pense em uma grande quantidade de água armazenada em um tanque, ele se rompe e a água se espalha por todos os lados. Foi um processo espontâneo com aumento da desordem. Diminuir a desordem, fazendo a água voltar, não seria espontâneo.