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 que o enunciado pede e as informações que vou usar:
- O enunciado pede: escrever a equação termoquímica de formação do
(g) e calcular a energia livre padrão de formação usando a relação
- Vou trabalhar à temperatura padrão
(condição usual de tabelas). - Valores termodinâmicos padrão que peguei em tabelas (valores padrão a
; explicitamente: dados tabulados tipo NIST/CRC): - Entalpia padrão de formação do
: - Entropias molares padrão:
- Entalpia padrão de formação do
- Observação sobre sinais e unidades: entalpias serão usadas em
; entropias em (vou converter para quando necessário, dividindo por ).
Passo 2
Escrever a equação termoquímica de formação padronizada (formação de 1 mol do composto a partir dos elementos em seus estados padrão). A equação com frações é:
(Alternativamente pode-se multiplicar tudo por
para eliminar frações:
mas os valores padrão de formação são normalmente dados por mol de produto, então usaremos a reação com coeficientes fracionários para formar 1 mol de
.)
Passo 3
Explicar como calcular
,
e
para essa reação:
- Em geral, para uma reação qualquer,
onde
pode ser
(entalpia),
(entropia) ou
(energia livre), e
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, negativos para reagentes).
- Para entalpias de formação: como os reagentes são os elementos em seus estados padrão, suas entalpias de formação são zero. Logo, a entalpia da reação de formação de 1 mol de
é simplesmente
- A entropia da reação deve ser calculada a partir das entropias molares padrão:
- Depois se usa
Passo 4
Calcular
passo a passo (usar unidades
primeiro):
Calcule os termos:
Somando os reagentes:
Logo
Arredondando razoavelmente:
Passo 5
Converter
para
e calcular
:
Multiplicando por
:
Arredondando:
Passo 6
Calcular
usando
:
Substituindo os valores:
Portanto
(Usando mais casas, deu cerca de
; arredondei para duas casas decimais.)
Passo 7
Interpretação rápida e incentivo:
- O resultado
indica que, termodinamicamente (em termos de energia livre padrão), a formação do a partir dos elementos é favorável (energia livre negativa) a . Isso não fala sobre a velocidade da reação (cinética), só sobre a espontaneidade termodinâmica. - Bom trabalho por enfrentar isso agora — esses cálculos são muito frequentes em provas: escrever a reação de formação correta, montar
pela soma das entropias com os coeficientes, converter unidades quando necessário e aplicar . Se quiser, faço outro exemplo passo a passo com outro composto para treinar.