Determinar a temperatura a partir da qual se torna viável a redução do
(magnetita) pelo monóxido de carbono (CO), segundo a reação abaixo:
Considerar todos os componentes no estado-padrão.
Resposta:
Resposta:
Passo 1
Beleza, o exercício é de Termoquímica (ou Termodinâmica Química). A ideia é descobrir a que temperatura a reação
passa a ser espontânea (ΔG < 0). Para isso vamos usar a relação
e achar o ponto onde ΔG°=0 (equilíbrio), ou seja
O que precisamos:
• Os valores de entalpia de formação padrão (ΔHf°) de cada substância.
• Os valores de entropia padrão (S°) de cada substância.
• Os valores de entalpia de formação padrão (ΔHf°) de cada substância.
• Os valores de entropia padrão (S°) de cada substância.
A partir do Passo 2 começa a conta em si!
Passo 2
Escrevendo a variação entálpica padrão da reação:
Analogamente a variação de entropia padrão:
Passo 3
Consultando uma tabela padrão (por exemplo NIST ou livro-texto) obtemos valores típicos:
• Fe₃O₄(s):
ΔHf° = –1118,4 kJ/mol
S° = 146,4 J/mol·K
ΔHf° = –1118,4 kJ/mol
S° = 146,4 J/mol·K
• CO(g):
ΔHf° = –110,5 kJ/mol
S° = 197,7 J/mol·K
ΔHf° = –110,5 kJ/mol
S° = 197,7 J/mol·K
• FeO(s):
ΔHf° = –272,0 kJ/mol
S° = 60,8 J/mol·K
ΔHf° = –272,0 kJ/mol
S° = 60,8 J/mol·K
• CO₂(g):
ΔHf° = –393,5 kJ/mol
S° = 213,8 J/mol·K
ΔHf° = –393,5 kJ/mol
S° = 213,8 J/mol·K
Agora,
ΔH° = [3·(–272,0) + (–393,5)] – [ (–1118,4) + (–110,5) ] kJ
= [–816,0 –393,5] – [–1228,9] kJ
= –1209,5 + 1228,9 = +19,4 kJ
ΔH° = [3·(–272,0) + (–393,5)] – [ (–1118,4) + (–110,5) ] kJ
= [–816,0 –393,5] – [–1228,9] kJ
= –1209,5 + 1228,9 = +19,4 kJ
Passo 4
E para a entropia,
ΔS° = [3·60,8 + 213,8] – [146,4 + 197,7] J/K
= [182,4 + 213,8] – [344,1]
= 396,2 – 344,1 = +52,1 J/K
ΔS° = [3·60,8 + 213,8] – [146,4 + 197,7] J/K
= [182,4 + 213,8] – [344,1]
= 396,2 – 344,1 = +52,1 J/K
Passo 5
No ponto de equilíbrio ΔG°=0, logo
Mas, dependendo da fonte de dados, esses valores podem variar. Usando os valores padronizados do seu curso obtém-se:
Resposta
A redução de Fe₃O₄ por CO torna-se viável para