A entalpia padrão de uma determinada reação é aproximadamente constante em 188 kJ
a partir de 800 K até 1500 K . A energia Gibbs padrão de reação é
a 1200 K . Estime a temperatura em que a constante de equilibrio torna-se menor do que 1
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre entalpia padrão e energia Gibbs padrão de uma reação química em diferentes temperaturas. O conteúdo que vamos usar aqui é Termoquímica, mais especificamente as relações entre entalpia, energia Gibbs e a constante de equilíbrio. Para resolver, vamos precisar entender como essas grandezas se relacionam e usar algumas fórmulas básicas da Termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a energia de Gibbs padrão (
) está relacionada à entalpia padrão (
) e à entropia padrão (
) pela fórmula:
Aqui,
é a temperatura em Kelvin.
Passo 3
Também sabemos que a energia de Gibbs padrão está relacionada à constante de equilíbrio (
) pela equação:
Onde:
-
é a constante dos gases, aproximadamente -
é a temperatura em Kelvin -
é a constante de equilíbrio
Passo 4
Nos foi dado que a entalpia padrão (
) da reação é constante e igual a
entre 800 K e 1500 K. Também sabemos que a energia Gibbs padrão (
) é
a 1200 K.
Vamos usar a primeira fórmula para encontrar a entropia padrão (
):
Rearranjando para
:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, queremos encontrar a temperatura
em que a constante de equilíbrio
se torna menor que 1. Sabemos que quando
,
.
Usando a primeira equação:
Resolvendo para
:
Resposta
A temperatura em que a constante de equilíbrio
se torna menor que 1 é aproximadamente 1404 K.