Considere a reação Fe2 O( (s) +3 H2(g) 2 Fe(s)+3 H2 O(l).
(b) Pensando na entropia como incerteza, justifique o sinal da entropia no item (a).
Dados: entalpias padrão de formação a 298 K
substância S298^circ / R
Fe(s) 3,28
H2(g) 15,70
H2 O(l) 8,41
Fe2 O3(s) 10,51

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química envolvendo óxido de ferro (Fe₂O₃), hidrogênio (H₂), ferro (Fe) e água (H₂O). A questão quer que a gente pense na entropia como uma medida de incerteza e justifique se a entropia da reação é positiva ou negativa. Para isso, vamos precisar dos valores padrão de entropia (S°) de cada substância envolvida na reação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar como calcular a variação de entropia (ΔS°) de uma reação. A fórmula é:
Ou seja, a entropia total dos produtos menos a entropia total dos reagentes, levando em conta os coeficientes estequiométricos da reação.

Passo 3

Vamos colocar os valores na fórmula. A reação dada é:
Fe2O3(s) + 3H2(g) 2Fe(s) + 3H2O(l)
Usando os valores de entropia fornecidos:
  • Reagentes:
    • Fe₂O₃: 10,51 R
    • 3 H₂: 3 × 15,70 R = 47,10 R
    • Total dos reagentes: 10,51 R + 47,10 R = 57,61 R
  • Produtos:
    • 2 Fe: 2 × 3,28 R = 6,56 R
    • 3 H₂O: 3 × 8,41 R = 25,23 R
    • Total dos produtos: 6,56 R + 25,23 R = 31,79 R
Agora, calculando ΔS°:
De

Passo 4

A variação de entropia (ΔS°) deu negativa, ou seja, -25,82 R. Isso significa que a entropia dos produtos é menor que a dos reagentes. Pensando em termos de incerteza, isso indica que os produtos estão em um estado mais organizado ou com menor desordem comparado aos reagentes. Na reação, temos gases (H₂) se transformando em líquido (H₂O), o que geralmente reduz a incerteza porque líquidos têm menos liberdade de movimento que gases.

Resposta

A variação de entropia da reação é negativa (ΔS° = -25,82 R), indicando que a entropia dos produtos é menor que a dos reagentes, o que reflete uma redução na incerteza ou desordem do sistema.

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