a) Calcule a variação de entropia de formação de ácido fosfórico
. b) Por que as entropia dos elementos químicos não são considerados iguais a 0 , como é feito com a entalpia padrão de formação? Dados:
.
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Calcule a variação de entropia de formação de ácido fosfórico
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Calcule a variação de entropia de formação de ácido fosfórico
Passo 1
O enunciado pede duas coisas: (a) calcular a variação de entropia padrão de formação do ácido fosfórico e (b) explicar por que as entropias padrão dos elementos químicos não são tomadas como zero (ao contrário das entalpias-padrão de formação).
Dados fornecidos (vou listar exatamente como vieram no enunciado):
Dados fornecidos (vou listar exatamente como vieram no enunciado):
Passo 2
Primeiro precisamos escrever a reação de formação do
a partir dos elementos em seu estado padrão, ajustando os coeficientes estequiométricos (um mol de produto). A fórmula do ácido tem
H,
P e
O. Usando as formas elementares
,
e
a reação balanceada (por 1 mol de
) é:
Expliquei: para o hidrogênio precisamos de
átomos →
mols de
; para o fósforo
átomo →
mol de
; para o oxigênio
átomos →
mols de
.
Passo 3
Fórmula que vamos usar: a variação de entropia padrão de reação (aqui, de formação) é a entropia dos produtos menos a dos reagentes, ponderada pelos coeficientes estequiométricos:
Aqui a soma nos produtos tem apenas um termo
com coeficiente
. Nos reagentes usamos os coeficientes
,
e
da reação balanceada.
Passo 4
Agora substituímos os valores dados na expressão e calculamos cada contribuição dos reagentes. Primeiro escrevo a expressão explícita:
Agora calculo cada termo numérico (vou mostrar cada multiplicação):
Somando as contribuições dos reagentes:
Passo 5
Agora a diferença produto menos reagentes:
Arredondando com consistência nos algarismos significativos (os dados têm uma casa decimal), apresentamos:
Interpretação rápida do sinal: o valor negativo indica que ao formar uma molécula de
a partir dos elementos há uma diminuição da entropia (menor desordem/dispersão de energia), o que faz sentido porque reagentes incluem gases (altas entropias) e o produto é uma substância condensada com entropia menor.
Passo 6
Agora respondo e explico didaticamente a parte (b): por que as entropias padrão dos elementos não são tomadas como zero?
- Entalpia padrão de formação: por convenção define-se
para elementos na forma mais estável a 1 bar e . Isso é uma escolha de referência que simplifica cálculos de entalpia (uma constante arbitrária). - Entropia padrão: diferente — as entropias molares padrão
são grandezas “absolutas” determinadas experimentalmente com base na Terceira Lei da Termodinâmica. A Terceira Lei afirma que um cristal perfeito no zero absoluto ( ) tem entropia . A partir daí, integrando as capacidades caloríficas e somando contribuições (translação, rotação, vibração, mudanças de fase) até , obtém-se um valor numérico não nulo para cada substância, inclusive para elementos em seu estado padrão. Portanto não há liberdade de convenção para atribuir zero a dos elementos a — seus valores são medidos e diferentes de zero. - Em palavras mais simples: entalpia de formação usa uma referência arbitrária (zero por convenção) para facilitar contas; entropia padrão é fundamentada em um valor absoluto (Terceira Lei) e por isso os elementos normalmente têm entropia diferente de zero à temperatura padrão.
Passo 7
Dica prática para a prova: escreva sempre a reação de formação balanceada (pode usar frações), aplique
(produtos menos reagentes), calcule termo a termo e verifique o sinal: reagentes gasosos tendem a aumentar entropia total, produtos condensados tendem a reduzir. Isso te ajuda a checar se o resultado tem sinal plausível. ânimo — dá pra fazer rápido com prática!
Resposta
Porque as entropias padrão