Certa reação não é espontânea em 298^{\circ} \mathrm{K}, e \Delta \mathrm{S}=121 \mathrm{~J} \mathrm{~K}^{-1}. Indique se a reação é exotérmica ou endotérmica.

Passo 1

O enunciado fornece as seguintes informações e faz este pedido:
  • Informação 1: A reação não é espontânea à temperatura 298\\ \mathrm{K}.
  • Informação 2: \Delta S = 121\\ \mathrm{J\,K^{-1}}.
  • Pergunta: Indicar se a reação é exotérmica ou endotérmica.

Passo 2

Conceitos e fórmulas importantes (explicados de forma simples):
  • A grandeza que determina espontaneidade à temperatura T é a energia livre de Gibbs \Delta G, dada por
\Delta G = \Delta H - T\Delta S.
Aqui:
  • \Delta G é a variação da energia livre (unidade: \mathrm{J} ou \mathrm{kJ}).
  • \Delta H é a variação de entalpia (calor trocado à pressão constante). Se \Delta H<0 a reação libera calor (exotérmica); se \Delta H>0 a reação absorve calor (endotérmica).
  • T é a temperatura absoluta em kelvin (aqui T=298\\ \mathrm{K}).
  • \Delta S é a variação de entropia (unidade: \mathrm{J\,K^{-1}}).
  • Critério de espontaneidade:
    • Se \Delta G<0 a reação é espontânea.
    • Se \Delta G>0 a reação não é espontânea.
    • Se \Delta G=0 está em equilíbrio.

Passo 3

Usar a informação "a reação não é espontânea a 298\\ \mathrm{K}". Isso significa que
\Delta G > 0.
Substituindo a expressão de \Delta G obtemos a desigualdade
\Delta H - T\Delta S > 0 \quad\Rightarrow\quad \Delta H > T\Delta S.
Essa manipulação algébrica é simples: somou-se T\Delta S aos dois lados.

Passo 4

Calcular o termo T\Delta S com os valores fornecidos (atenção às unidades):
T\Delta S = (298\\ \mathrm{K})\times(121\\ \mathrm{J\,K^{-1}}) = 36058\\ \mathrm{J}\approx 36{,}058\\ \mathrm{kJ}.
Portanto a desigualdade do passo anterior vira
\Delta H > 36058\\ \mathrm{J}\quad(\text{ou}\\ \Delta H > 36{,}058\\ \mathrm{kJ}).

Passo 5

Interpretação final dos sinais:
  • Como T é positivo (kelvin sempre positivo) e \Delta S é positivo ( 121\\ \mathrm{J\,K^{-1}}), o produto T\Delta S é positivo, e a desigualdade \Delta H > T\Delta S implica \Delta H>0.
  • Recordando: \Delta H>0 significa que a reação absorve calor do meio — isto é, é endotérmica.

Resposta

Endotérmica, pois \Delta H>0 (com \Delta H>36058\\ \mathrm{J}\approx36{,}058\\ \mathrm{kJ}).

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