A) Com dados tabelados* para a variação padrão de entalpia e de entropia calcule a mudança padrão da energia de Gibbs,
na vaporização da água à temperatura ambiente (
).
B) Com base no valor
calculado no item A), o produto deste processo é favorecido a 298 K ?
B) Com base no valor
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- Calcular a mudança padrão da energia de Gibbs para a vaporização da água a
, isto é à temperatura ambiente. - Dizer se o produto desse processo (vapor de água, em condição padrão) é favorecido a
.
Informações fornecidas e que usarei (valores tabelados padrão a
, retirados de tabelas termodinâmicas usuais):
- Entalpia padrão de formação da água líquida:
. - Entalpia padrão de formação da água gasosa:
. - Entropia molar padrão da água líquida:
. - Entropia molar padrão da água gasosa:
. - Temperatura:
.
Observação: eu peguei os quatro valores acima em tabelas padrão (valores comuns em livros e Tabelas de Termodinâmica). Não usei dados experimentais adicionais.
Passo 2
Fórmula fundamental que vamos usar:
Explicando cada símbolo:
-
é a variação padrão da energia livre de Gibbs na reação . -
é a variação padrão da entalpia para a vaporização, ou seja . -
é a variação padrão de entropia para a vaporização, ou seja . -
é a temperatura absoluta em kelvin onde fazemos o cálculo.
Unidades: é importante que
e
estejam na mesma unidade antes de subtrair. Vou trabalhar com
em
e
inicialmente em
, depois converter
para
dividindo por
.
Passo 3
Calcular
a partir das entalpias padrão de formação (usando os valores tabelados listados no Passo 1):
Substituindo os números:
Fazendo a conta:
Passo 4
Calcular
usando as entropias molares tabeladas (valores do Passo 1):
Substituindo:
Fazendo a conta:
Converter para
(dividir por
):
Passo 5
Calcular
a
:
Fazendo a multiplicação:
(Se preferir em joules:
.)
Passo 6
Agora aplicar a fórmula do Passo 2:
Substituindo os valores calculados:
Fazendo a subtração:
Arredondando de forma adequada (duas casas decimais razoáveis para estes dados):
Passo 7
Interpretação (resposta à parte B): quando
, o processo de vaporização sob condições padrão não é espontâneo (ou seja, o equilíbrio favorece o reagente, aqui a fase líquida). Uma forma alternativa de ver isso é calcular a constante de equilíbrio padrão:
onde
. Convertendo
para joules (
):
logo
Como
, o produto (vapor de água na condição padrão de
) não é favorecido a
. Em termos práticos, isso significa que a pressão de vapor de equilíbrio da água a
é cerca de
(ou
), bem menor que
.
Resposta
A)
B) Não; o produto (vapor) não é favorecido a (pois
e
).
B) Não; o produto (vapor) não é favorecido a