Considerando que
para
e
correspondem a
e
, em T
, respectivamente, tendo como referência a Tabela 1, determine
e
para o que é considerada uma reação importante na produção de chuva ácida:
.
Table 1: Tabela 1: Energia de Gibbs molar de formação padrão (
), em
e
bar, para algumas substâncias.\captionsetup{labelformat=empty}
Substância
Acetileno,
209,20
Água,
-237,141
Água,
-228,582
Amônia,
-16,367
Benzeno,
124,35
Butano,
-17,15
Bromo,
(g)
3,126
Carbono (diamante),
(s)
2,900
Carbono (grafite),
(s)
0
Cloreto de hidrogênio, HCl (g)
-95,300
Dióxido de carbono,
-394,389
Dióxido de enxofre,
(g)
-300,125
Dióxido de nitrogênio,
51,258
Etano,
(g)
-32,82
Etanol,
(l)
-174,78
Etileno,
68,421
Hidrogênio,
0
Iodeto de hidrogênio, HI (g)
1,560
Iodo,
(g)
19,325
Iodo,
(s)
0
Metano,
-50,768
Monóxido de carbono, CO (g)
-137,163
Metanol,
(l)
-166,27
Metanol,
-161,96
Nitrogênio,
0
Oxigênio,
0
Tetróxido de dinitrogênio,
(g)
97,787
Trióxido de enxofre,
-371,016
Table 1: Tabela 1: Energia de Gibbs molar de formação padrão (
), em
e
bar, para algumas substâncias.
\captionsetup{labelformat=empty}
| Substância |
|
| Acetileno,
|
209,20 |
| Água,
|
-237,141 |
| Água,
|
-228,582 |
| Amônia,
|
-16,367 |
| Benzeno,
|
124,35 |
| Butano,
|
-17,15 |
| Bromo,
|
3,126 |
| Carbono (diamante),
|
2,900 |
| Carbono (grafite),
|
0 |
| Cloreto de hidrogênio, HCl (g) | -95,300 |
| Dióxido de carbono,
|
-394,389 |
| Dióxido de enxofre,
|
-300,125 |
| Dióxido de nitrogênio,
|
51,258 |
| Etano,
|
-32,82 |
| Etanol,
|
-174,78 |
| Etileno,
|
68,421 |
| Hidrogênio,
|
0 |
| Iodeto de hidrogênio, HI (g) | 1,560 |
| Iodo,
|
19,325 |
| Iodo,
|
0 |
| Metano,
|
-50,768 |
| Monóxido de carbono, CO (g) | -137,163 |
| Metanol,
|
-166,27 |
| Metanol,
|
-161,96 |
| Nitrogênio,
|
0 |
| Oxigênio,
|
0 |
| Tetróxido de dinitrogênio,
|
97,787 |
| Trióxido de enxofre,
|
-371,016 |
Passo 1
O que o enunciado pede e os dados que temos (peguei estes valores da Tabela 1 e do enunciado):
-
Pede: determinar
e para a reação à temperatura. -
Dados do enunciado:
-
para é . -
para é .
-
-
Valores que peguei na Tabela 1:
-
para é . -
para é .
-
Resumo: conhecemos as energias livres padrão de formação dos reagentes e produtos; vamos calcular a energia livre padrão da reação e então
usando
.
Passo 2
Fórmula para obter
a partir das energias livres padrão de formação:
-
Conceito e fórmula: a energia livre padrão de reação é a soma das energias livres de formação dos produtos, multiplicadas pelos seus coeficientes estequiométricos, menos a soma análoga dos reagentes. Em fórmula:onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos). -
Aplicando à reação dada, identificando coeficientes:
- Produtos:
com coeficiente , com coeficiente . - Reagentes:
com coeficiente , com coeficiente .
- Produtos:
Passo 3
Cálculo numérico de
(faço passo a passo para você poder repetir na prova):
-
Soma das energias livres dos produtos:
-
Soma das energias livres dos reagentes (lembre que
tem coeficiente 2): Calculo intermediário:Então -
Agora
:
Interpretação rápida:
deu positivo, ou seja, sob condições padrão a reação não é espontânea (favorável) e espera-se uma constante de equilíbrio
.
Passo 4
Relação entre
e
e preparação para calcular
:
-
Fórmula fundamental de termodinâmica química:onde
é a constante dos gases e a temperatura absoluta em kelvin. -
Vamos isolar
: -
Conversão de unidades: para usar
em convém converter para joules por mol: -
Valor de
que uso (valor padrão):
Passo 5
Cálculo numérico de
passo a passo:
-
Calcula-se o denominador
: -
Calcula-se o expoente:
-
Finalmente:
Passo 6
Interpretação prática e dica para a prova:
-
Resultado:
e indicam que, em condições padrão ( para gases, ), o equilíbrio favorece os reagentes; a formação dos ácidos gasosos ocorre pouco espontaneamente no estado padrão. Na prática atmosférica outras condições (pressão parcial de vapor, presença de superfícies, reações heterogêneas, etc.) podem alterar fortemente o fenômeno chuva ácida — mas para exercícios calcule assim. -
Dica para a prova: sempre alinhe unidades (kJ → J), some produtos menos reagentes com os coeficientes, e use
. Salve tempo mantendo uma folha de cálculos com já pronta para se permitido.