Considerando a oxidação de silício com vapor d’água a 800^{\circ} \mathrm{C} :
(i) Determine variação de energia de Gibbs padrão da reação
(ii) Determine a constante de equilíbrio e a razão \mathrm{H}_{2} / \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} em equilíbrio com silício e seu óxido a 800^{\circ} \mathrm{C}
(iii) Calcule a pressão parcial de equilíbrio de oxigênio no sistema \mathrm{Si}^{-} \mathrm{SiO}_{2} a
800^{\circ} \mathrm{C} (iv) Calcule a pressão parcial de equilíbrio de oxigênio para uma mistura gasosa a 800^{\circ} \mathrm{C} com a razão \mathrm{H}_{2} / \mathrm{H}_{2} \mathrm{O} calculada em (ii)
(v) Compare os resultados dos dois itens anteriores

Passo 1

O enunciado trata da oxidação de silício pelo vapor d’água a 800^\circ\mathrm{C} segundo a reação
\mathrm{Si}(s) + 2\,\mathrm{H_2O}(g)\longrightarrow \mathrm{SiO_2}(s) + 2\,\mathrm{H_2}(g).
Precisaríamos dos valores de energia livre de formação padrão \Delta G_f^\circ de \mathrm{SiO_2} e de \mathrm{H_2O}(g) à temperatura T=800^\circ\mathrm{C}=1073\mathrm{\,K} para:
  1. calcular \Delta G^\circ da reação em 1073 K;
  2. obter K pela relação \Delta G^\circ = -RT\ln K;
  3. derivar a razão de equilíbrio \mathrm{H_2}/\mathrm{H_2O} e a pressão de oxigênio correspondente.

Passo 2

Não foi fornecida nenhuma tabela nem valores numéricos de \Delta G_f^\circ à 1073\mathrm{\,K} para \mathrm{SiO_2}(s) e \mathrm{H_2O}(g). Sem esses dados termodinâmicos específicos não é possível calcular numericamente:
  • \Delta G^\circ da reação a 800^\circ\mathrm{C},
  • a constante de equilíbrio K,
  • a razão \mathrm{H_2}/\mathrm{H_2O},
  • nem as pressões parciais de oxigênio de equilíbrio.

Resposta

Não há como resolver numericamente o exercício por falta dos valores de energia de Gibbs de formação padrão dos reagentes e produtos à 800^\circ\mathrm{C}.

Exercícios relacionados