Considere a reação: C2 H6(g) longrightarrow C2 H4(g)+H2(g) ocorrendo a 25^circ C. 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:
De

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:
C2H6(g) longrightarrow C2H4(g) + H2(g)
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 De 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.

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