Considere um sistema fechado a 1000 K evacuado em que ocorre a reação apresentada a seguir. Qual é a pressão de equilíbrio do sistema? Assuma que as duas fases sólidas são completamente imiscíveis. A 1000K, as seguintes energias de gibbs de formação são conhecidas (em kJ/mol): (De; (De. R.: 0,053 bar
CaCO3(s) rightarrow CaO(s)+CO2(g)

Passo 1

Beleza, vamos lá! Você tem um sistema químico fechado a 1000 K onde ocorre a decomposição do carbonato de cálcio (CaCO₃) em óxido de cálcio (CaO) e dióxido de carbono (CO₂). O objetivo aqui é encontrar a pressão de equilíbrio desse sistema. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de Energia de Gibbs e Equilíbrio Químico. Basicamente, vamos calcular a variação da energia de Gibbs para a reação e relacionar isso com a pressão de equilíbrio usando a constante de equilíbrio.

Passo 2

Primeiro, vamos escrever a reação química que está acontecendo:
CaCO3(s) rightarrow CaO(s) + CO2(g)
Como estamos lidando com um sistema em equilíbrio, a pressão de equilíbrio está relacionada à energia livre de Gibbs das substâncias envolvidas.

Passo 3

A variação da energia livre de Gibbs padrão para a reação ( De=ntes) ) pode ser calculada usando as energias de Gibbs de formação dos reagentes e produtos. A fórmula geral é:
De
Vamos substituir os valores fornecidos:
De
Substituindo os valores:

Passo 4

Agora, vamos calcular:
De
Convertendo para joules por mol, já que a constante dos gases De está em :

Passo 5

Sabemos que a relação entre a variação da energia de Gibbs e a constante de equilíbrio De é dada por:
Kp = e^-De
Onde:
  • (constante dos gases)
Vamos rearranjar a fórmula para encontrar :

Passo 6

Substituindo os valores:
Kp = e^-24350 J/mol / (8,314 J/mol·K times 1000 K) = e^-2,930
Calculando o valor de Kp approx 0,053 bar :

Resposta

A pressão de equilíbrio do sistema é aproximadamente 0,053 bar.

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