3.8(a) Calculate the standard reaction entropy at 298 K of
2 \mathrm{CH}{3} \mathrm{CHO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}(\mathrm{l})
2 \mathrm{CH}{3} \mathrm{CHO}(\mathrm{g})+\mathrm{O}{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{CH}_{3} \mathrm{COOH}(\mathrm{l})
Passo 1
O enunciado pede o cálculo da entropia-padrão de reação à temperatura de 298 K para a reação
Informações dadas:
- A reação está escrita e pede-se
em . - Não foram fornecidos na questão os valores de entropia molar padrão
das substâncias; portanto é necessário usar valores tabulados de entropia padrão.
O que será feito nos passos seguintes:
- Explicar o que é entropia padrão e a fórmula para
. - Fornecer os valores tabulados de
para cada espécie (indicando que foram retirados de tabelas termodinâmicas padrão). - Calcular passo a passo
e interpretar o sinal/unidade.
Passo 2
Conceito e fórmula que vamos usar (aula rápida e prática).
- A entropia molar padrão
de uma substância é a entropia por mol medida em condições padrão (1 bar) à temperatura dada (aqui ). Unidade: . - A entropia-padrão de reação
é a soma algébrica das entropias molares padrão dos produtos menos a soma das entropias molares padrão dos reagentes, ponderadas pelos coeficientes estequiométricos. Matematicamente:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, também se usar a forma produto menos reagente) e
são as entropias molares padrão.
Explicando de forma concreta: multiplica-se a entropia molar de cada espécie pelo seu coeficiente estequiométrico, soma-se para produtos e reagentes e subtrai-se (produtos menos reagentes). O resultado tem unidade
por vez que a equação representa a mudança por mol da reação conforme escrita.
Passo 3
Escolha dos valores tabulados de
e explicação.
- Como a questão não forneceu
, foram usados valores tabulados padrões (consultas típicas: NIST WebBook / Handbook of Chemistry and Physics). Os valores usados aqui, todos a e em , são:
Comentário amigável: estes números vêm de tabelas; se em prova o professor fornece uma tabela, deve-se usar os valores dessa tabela. Se houver discrepância entre tabelas, o valor numérico final muda um pouco, mas o procedimento é o mesmo.
Passo 4
Cálculo detalhado — soma das entropias dos produtos.
- Produtos: há
mols de .
Explanação: multiplica-se a entropia molar do ácido acético líquido pelo coeficiente
e obtém-se a contribuição total dos produtos à entropia.
Passo 5
Cálculo detalhado — soma das entropias dos reagentes.
- Reagentes:
mols de e mol de .
Agora calculando:
Explanação: somei as contribuições dos dois reagentes; note que as entropias dos gases são relativamente altas, por isso a soma é grande.
Passo 6
Cálculo final de
e interpretação do sinal.
- Aplicando a fórmula:
- Interpretação:
é negativo, o que faz sentido fisicamente — a reação consome três mols de gás (2 mols de acetaldeído gasoso + 1 mol de oxigénio) e produz dois mols de líquido, portanto há uma grande diminuição de desordem (gases têm entropia por mol muito maior que líquidos).
Passo 7
Arredondamento e apresentação do resultado final com unidade e indicação de que é para a reação como escrita.
- Arredondando para três algarismos significativos (prática comum em termodinâmica quando tabelas têm três dígitos):
- Observação final e dica de prova: se a sua tabela der números ligeiramente diferentes, repita os passos com esses números — o procedimento não muda. Sempre verifique unidades (
nas tabelas) e os coeficientes estequiométricos.