Analisando as reações que poderiam estar envolvidas neste fenômeno, observa-se que apenas uma delas é termodinamicamente favorável. Descreva qual delas é mais provável de ser a responsável pela formação do produto.
Dados Termodinâmicos à
:
Componente
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Passo 1
O enunciado pede que a gente identifique qual das duas reações apresentadas é termodinamicamente favorável e, portanto, mais provável de ser responsável pela formação do produto observado. As reações dadas são:
Dados fornecidos na tabela (usei explicitamente os valores da tabela do enunciado, todos a
):
O que precisamos calcular: o
de cada reação e comparar os sinais (negativo → favorável espontaneamente; positivo → desfavorável).
Passo 2
Método para decidir termodinâmica: vamos usar a relação que calcula a energia livre padrão da reação a partir das energias livres padrão de formação (tudo em
):
Explicando cada termo com calma:
-
é a variação de energia livre padrão da reação (unidade: ). -
é a energia livre padrão de formação da espécie (valor da tabela). -
e são os coeficientes estequiométricos (quantos mols de cada espécie aparecem na equação balanceada). - Critério: se
a reação é termodinamicamente favorável (espontânea) sob condições padrões; se não é favorável sob condições padrões.
Observação importante: devo usar exatamente os valores da tabela com os estados físicos indicados na reação (por exemplo, para a reação (1) o produto é
, então uso
da tabela).
Passo 3
Cálculo detalhado de
para a reação (1):
Escrevo a fórmula aplicando os coeficientes:
Substituo os números (peguei-os da tabela):
Faço as somas parciais:
Agora a diferença:
Interpretação imediata:
é positivo (
), logo pela termodinâmica padrão a reação (1) não é favorável espontaneamente.
Passo 4
Cálculo detalhado de
para a reação (2):
Aplico a fórmula com os coeficientes (repare que há fator
para
e para
):
Substituo os valores da tabela:
Faço as somas parciais:
Diferença:
Interpretação:
é negativo (
), então termodinamicamente a reação (2) é favorável sob condições padrão.
Passo 5
Conclusão termodinâmica e comentário físico-químico didático:
- A reação (2) é a mais provável de ser responsável pela formação do produto, porque seu
é negativo ( ), indicando que, sob condições padrão, a transformação é espontânea do ponto de vista termodinâmico. Usei o valor de da tabela, que é bastante negativo, o que favorece a formação do sólido (precipitado) . - A reação (1) dá
, portanto termodinamicamente desfavorável (não espontânea) nas condições padrão. - Comentário prático: a formação de um precipitado de
tende a deslocar o equilíbrio e tornar a reação favorável; isso é um exemplo clássico onde a baixa solubilidade de um hidróxido de metal (aqui o sólido) torna a reação de troca iônica espontânea. Porém, atenção: termodinâmica diz se algo é possível energeticamente, não diz quão rápido ocorrerá — para a reação efetiva também importam concentrações, solubilidade real, temperatura e fatores cinéticos.