Calcule a energia de Gibbs padrão da reação
, a 298 K , a partir das entropias-padrão e das entalpias-padrão de formação fornecidas. A reação é espontânea? R:
| Composto |
|
|
|---|---|---|
|
|
206,590 | 26,48 |
|
|
205,200 | 0 |
|
|
116,135 | 0 |
|
|
69,91 |
|
Passo 1
O que o problema pede:
- Calcular a energia de Gibbs padrão da reação a 298 K para
- Verificar se a reação é espontânea a 298 K.
Informações fornecidas (peguei estes números da tabela do enunciado):
- Entropias-padrão
(em ): -
-
-
(na tabela aparece , usei o valor fornecido) -
-
- Entalpias-padrão de formação
(em ): -
Temperatura dada:
.
Passo 2
Fórmulas e conceitos que vamos usar (explicação didática):
- A energia livre de Gibbs padrão da reação a
é dada por
Aqui:
-
é a variação de energia livre padrão da reação a . -
é a variação de entalpia padrão da reação (unidade: ). -
é a variação de entropia padrão da reação (unidade: ). -
em . Importante: para subtrair de é preciso que as unidades sejam compatíveis. Vou converter para dividindo por . -
Para calcular
e usamos a soma ponderada pelas estequiometrias:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, aqui aplicados nas somas).
Dica prática para prova: sempre escreva as somas com os coeficientes primeiro (ex.:
,
), confira unidades e só então faça as contas.
Passo 3
Cálculo de
(uso explícito dos valores da tabela).
Escrevo a expressão:
Substituindo os valores (peguei
da tabela):
Calculando passo a passo:
Interpretação rápida:
é negativo, reação exotérmica (libera calor).
Passo 4
Cálculo de
(uso explícito dos
da tabela).
Escrevo a expressão:
Substituindo os valores (peguei
da tabela; unidades em
):
Calculando passo a passo (tudo em
):
Agora converto
para
(dividindo por
):
Interpretação: entropia diminui na reação (valor negativo), o sistema fica mais ordenado.
Passo 5
Calcular o termo
a
(usar
em
):
Explicando: como
é negativo,
é negativo — na fórmula
temos um menos antes de
, então subtrair um número negativo acrescenta energia livre (tende a tornar
menos negativo).
Passo 6
Agora aplico a fórmula da energia livre:
Substituindo os valores calculados:
Arredondando razoavelmente (duas casas decimais):
Passo 7
Interpretação de espontaneidade:
- Como
é negativo ( ), a reação é espontânea sob as condições-padrão a . - Comentário de incentivo: foi bastante cálculo, mas o método é sempre o mesmo — somar entalpias, somar entropias, converter unidades, aplicar
. Pratique esse fluxo que fica automático na prova!