Escreva uma equação termoquímica para a reação de formação e então calcule a energia livre padrão de formação de cada um dos seguintes compostos usando as entalpias de formação e as entropias-padrão molares, usando
:
(g)
Passo 1
O enunciado pede duas coisas claras:
- Escrever a equação termoquímica de formação de 1 mol de
a partir dos elementos em seus estados padrões. - Calcular a energia livre padrão de formação
de usando a relação
tomando
(temperatura padrão). Vou trabalhar com uma reação que forma exatamente 1 mol de
.
Passo 2
Escrevendo a reação de formação padrão de 1 mol de
: a formação a partir dos elementos em seus estados padrões (gases diatômicos
e
) é
Explicação curta: uma reação de formação padrão é a reação que forma 1 mol do composto a partir dos elementos na sua forma mais estável (aqui
e
).
Passo 3
Vou usar valores padrão (a
) de tabelas de termodinâmica. Os números usados são:
Comentário sobre origem: estes são valores tabelados padrão (por exemplo tabelas como NIST/coleções de termodinâmica). Note que
de elementos na sua forma padrão é zero:
.
Passo 4
Calcular
da reação (formação de 1 mol de
) a partir das entalpias padrão de formação:
Como
, fica simplesmente
Comentário didático: para reações de formação, a entalpia da reação é a entalpia de formação do produto quando os reagentes são elementos em estado padrão.
Passo 5
Calcular
usando as entropias molares padrão:
Substituindo os valores:
Faço as multiplicações e soma passo a passo:
Somando os termos subtraídos:
Agora a diferença:
Interpretação:
significa que a formação de
a partir de
e
reduz a entropia do sistema (esperado, pois há menos mols de gás do que antes).
Passo 6
Converter as unidades de
para
para usar na fórmula sem erros de unidade:
Calcular
em
:
Passo 7
Agora aplicar a fórmula
:
Realizando a subtração:
Converter para
e arredondar razoavelmente (duas casas decimais):
Comentário prático: este valor é a energia livre padrão de formação de
a
. O sinal negativo indica que, sob condições padrão e olhando apenas para a termodinâmica, a formação tende a ser favorável (mas na prática a cinética e a pressão parcial dos gases importam muito).
Passo 8
Dicas rápidas para a prova:
- Sempre escreva a reação de formação para 1 mol do composto.
- Verifique as unidades: entalpia em
geralmente precisa ser convertida para se a entropia estiver em . - Lembre-se que elementos no estado padrão têm
e aparecem nas somas de entropia normalmente (não zero). - Se precisar, deixe claro o número de casas significativas conforme os dados da tabela.