SUELOS

El valor de entalpía cero se asigna, por convención, a los elementos en sus estados

estables bajo condiciones estándar (25ºC y 1 atm de presión). Las reacciones en las

cuales hay emisión de calor (exotérmicas) tienen valores negativos de ∆H, en tanto que

aquellas en las que se absorbe calor (endotérmicas) tienen valor positivo de ∆H.

H = E + PV

Un enunciado general de la Segunda Ley de la Termodinámica expresa que los sistemas

aislados se aproximarán espontáneamente a un estado de equilibrio y, a su vez, la

consideración de la Primera Ley revela que los procesos ocurren espontáneamente si

durante el mismo se libera energía en forma de trabajo o de calor. Para cuantificar la

Segunda Ley debe introducirse otro término, entropía (S). La entropía aumenta al

incrementarse el grado de desorden de los sistemas y para un proceso reversible

(equilibrio) en un sistema aislado, ∆S = 0, en tanto que para un proceso irreversible

(espontáneo) en un sistema aislado, ∆S > 0. En efecto, la entropía (desorden) de un

sistema aislado siempre aumenta durante un proceso irreversible y alcanza su valor

máximo en el equilibrio. A su vez, el concepto de entropía implica que todo proceso que

conduce a un incremento de la entropía estará sujeto a ocurrencia espontánea por lo cual,

en un sistema aislado, la entropía no puede nunca disminuir e implica la irreversibilidad de

la naturaleza y su marcha incesante hacia el equilibrio universal. Al tender la entropía

hacia un máximo, todo el universo se encontrará últimamente al azar (máximo desorden),

lo que en el caso de los suelos implica que todos los minerales habrán sido destruidos, los

gradientes de concentración y de temperatura serán inexistentes y los paisajes habrán

sido totalmente nivelados (aplanados). En este estado, todos los procesos cesarán ya que

toda la energía habrá sido disipada hacia el espacio y se alcanzará el equilibrio universal.

De este análisis resumido aparecen dos fuerzas como conductoras de todos los procesos.

Los sistemas se aproximarán espontáneamente al estado de equilibrio por su tendencia

hacia la mínima energía o máxima entropía. Sin embargo, debido a las limitaciones

impuestas por los límites de los sistemas cerrados, solamente en los casos en que la

energía es constante puede la entropía alcanzar el máximo y solamente cuando la

entropía se mantiene constante puede la energía alcanzar su mínimo. Para definir el

equilibrio en tales situaciones es necesario introducir otro término, que es el de energía

libre (G), A temperatura constante (T), la energía libre se define como lo expresa la

ecuación 3.

Ecuación 3:

∆G = ∆H −T∆S

De la ecuación precedente resulta claro que los aumentos de la entropía y las

disminuciones de la entalpía resultarán en un cambio negativo (reducción) de la energía

libre. Las reacciones ocurren espontáneamente hasta que la energía libre alcanza el

mínimo: en el equilibrio ∆G = 0. Por lo tanto, una reacción con un ∆G negativo ocurrirá

espontáneamente moviendo el sistema hacia el equilibrio y hacia un estado de mínima

energía libre.

3

La termodinámica clásica, sucintamente reseñada arriba, se aplica solamente a sistemas

cerrados y a condiciones de equilibrio generalmente obtenibles sólo en laboratorio, pero

ocurre que la mayoría de los sistemas naturales, incluyendo los suelos, son de hecho

sistemas abiertos. Los conceptos reseñados requieren pues adaptaciones para aplicarlos

a tales sistemas.

De un punto de vista estadístico, el concepto de entropía representa una medida del grado

de desorden de un sistema y cuando la entropía aumenta, el desorden del sistema

también aumenta. En consecuencia, el camino hacia

...