Quando uma transformação química ou física tende a ocorrer sem a necessidade de ser provocada por uma influência externa, dizemos que se trata de um processo espontâneo. Por outro lado, quando essas transformações precisam ser induzidas numa direção contrária, elas são classificadas como processos não espontâneos.
Para entender melhor esses conceitos, vamos imaginar o processo de resfriamento de um pedaço de metal, por exemplo. De forma espontânea, o pedaço de metal quente se esfria em temperatura ambiente, no entanto, nunca foi observado um pedaço de metal aquecendo espontaneamente sob as mesmas condições de temperatura. Assim, podemos dizer se trata de um processo espontâneo.
Continuando, ainda com exemplo do pedaço de metal, para aquecê-lo até que chegue a uma temperatura maior que a do ambiente, podemos forçar a passagem de uma corrente elétrica através dele. Dessa forma, o aquecimento do bloco metálico pode ser definido como um processo não espontâneo, uma vez que, foi necessária uma influência externa para ocorrer.
Mas, como a termodinâmica explica a ocorrência dos processos espontâneos?
Sabe-se que muitas reações espontâneas ocorrem com liberação de energia. Essa evidência fez com que, inicialmente, se pensasse que somente os processos exotérmicos são espontâneos. Realmente a maioria das transformações espontâneas é exotérmica, mas também existem várias outras que ocorrem com absorção de calor, como é o caso da fusão do gelo em temperatura ambiente, por exemplo. A partir daí, foi constatado que a espontaneidade das reações está relacionada a mais um fator: a entropia (S), ou seja, o grau de desordem do sistema.
A matéria e a energia tendem naturalmente a se tornar mais desordenadas. O resfriamento do pedaço de metal, por exemplo, ocorre porque a energia contida nos seus átomos vibra de maneira muito intensa e tende a se propagar pelo ambiente. Já o inverso dessa transformação é praticamente impossível de acontecer, pois é muito improvável que aquela mesma energia se recolha do ambiente e se concentre novamente no pedaço de metal. Logo, quando o bloco é resfriado, dizemos que a entropia do sistema aumentou. A entropia de um sistema isolado sempre aumenta no decorrer de um processo espontâneo.
Veja alguns exemplos de processos em que há aumento de entropia e, portanto, são espontâneos:
- A corrosão de objetos de ferro.
- Os processos de fusão, vaporização e sublimação de substâncias.
- Reações de combustão.
- A expansão de um gás.
- A dissolução do sal de cozinha em água.
Agora veja exemplos de processos em que há diminuição de entropia, ou seja, processos não espontâneos:
- A liquefação do oxigênio (O2) do ar.
- Os processos de eletrólise.
- O cozimento dos alimentos.
- A obtenção de metais.
Relação entre espontaneidade e velocidade da reação
É importante ressaltar que existem muitas reações que, embora sejam espontâneas, não ocorrem rapidamente. Os gases hidrogênio e oxigênio, por exemplo, tendem a reagir para produzir água, numa reação termodinamicamente espontânea. Porém, sem a faísca responsável pela energia de ativação, a reação não ocorrerá. Todo processo espontâneo apresenta uma tendência natural a acontecer, mas isso não quer dizer que ela ocorra numa velocidade significativa.
Referências bibliográficas
MACHADO, Andrea Horta, MORTIMER, Eduardo Fleury. Química volume único. São Paulo: Scipione, 2005.
JONES, Loretta. Princípios de Química – questionando a vida moderna e o meio ambiente. Porto Alegre: Bookman, 2001.
Por: Mayara Lopes Cardoso
