6.20 Desenhe um diagrama de energia para uma reação de uma etapa com K eq <1. Identifique os componentes do diagrama correspondente aos reagentes, produtos, estado de transição, De<a G^circ e De<a G^ddag>=r. O valor de De<a G^circ é positivo ou negativo?

Passo 1

O enunciado pede um diagrama de energia livre para uma reação elementar (uma única etapa) em que a constante de equilíbrio satisfaz Keq<1. Precisamos:
  • Desenhar qualitativamente o gráfico de G versus coordenada de reação.
  • Identificar reagentes ( R), estado de transição ( TS), produtos ( P), De<a G^circ e De<a G^ddag>=r.
  • Determinar se De<a G^circ é positivo ou negativo, sabendo que De<a G^circ=-RTln Keq.

Passo 2

Como Keq<1, temos ln Keq<0 e portanto
De<a G^circ = -RTln Keq>0
Isto significa que, em energia livre, os produtos ficam num nível mais alto que os reagentes (reação endergônica).

Passo 3

O diagrama qualitativo de energia livre versus coordenada de reação é:
\begin{array}{c}
\text{\texttt{G}} \\
\text{\texttt{|}} \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\text{TS} \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad/\\  \\
\text{\texttt{|}} \quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad/  \\   \\
\text{\texttt{|}} \quad\text{R}------/    \text{------P}  \\
\text{\texttt{|}}  \\
\text{\texttt{\hline}}\quad\quad\quad\quad\quad\quad\quad\to \text{coordenada de reação}
\end{array}
Aqui:
  • O ponto “R” à esquerda é o nível energético dos reagentes.
  • O pico “TS” no meio é o estado de transição.
  • O ponto “P” à direita é o nível energético dos produtos, mais alto que “R” porque .

Passo 4

No mesmo diagrama, indicamos:
De<a G^ddag>=r = GTS - GR,
seta vertical do nível de R até o topo TS.
De<a G^circ = GP - GR,
seta vertical do nível de R até o nível de P.

Resposta

De<a G^circ é positivo.

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