Considere a reação:
ocorrendo a
. Faça a previsão se a reação é espontânea ou não. A variação da temperatura afeta a espontaneidade da reação?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de Química! A gente tem a reação onde o etano gasoso se transforma em etileno gasoso e hidrogênio gasoso, tudo isso a 25°C. O que a gente vai precisar para resolver é entender sobre espontaneidade de reações químicas usando a Energia Livre de Gibbs.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que significa uma reação ser espontânea. Basicamente, uma reação espontânea acontece sozinha, sem precisar de energia externa. Para saber se uma reação é espontânea, a gente usa a fórmula da Energia Livre de Gibbs:
Passo 3
Nessa fórmula,
é a variação da Energia Livre de Gibbs. Se
for negativo, a reação é espontânea. Agora,
representa a variação de entalpia (energia térmica), e
é a variação de entropia (desordem do sistema).
Passo 4
Vamos analisar a reação dada:
Aqui, uma molécula de etano se divide em uma molécula de etileno e uma molécula de hidrogênio. Isso significa que estamos aumentando o número de moléculas gasosas, o que aumenta a entropia (
). Geralmente, a quebra de ligações químicas exige energia, então a entalpia aumenta (
).
Passo 5
Agora, vamos aplicar a fórmula da Energia Livre de Gibbs. Como
é positivo e
também é positivo, a espontaneidade depende da temperatura
. A relação é:
Se a temperatura for alta, o termo
pode superar
, tornando
negativo e a reação espontânea. Se a temperatura for baixa,
pode ficar positivo, tornando a reação não espontânea.
Resposta
A 25°C, a reação não é espontânea porque a energia necessária para quebrar as ligações (
) ainda não é compensada pela desordem gerada (
). Além disso, a variação da temperatura afeta a espontaneidade: aumentando a temperatura, a reação pode se tornar espontânea.