Fazendo uso dos dados de Energia de Gibbs molar padrão, acondicionados na Tabela 1, determine
para a reação:
. Considere na determinação da constante de equilíbrio, a Expressão 8.
Table 1: Tabela 1: Energia de Gibbs molar de formação padrão (
), em
e
bar, para algumas substâncias.\captionsetup{labelformat=empty}
Substância
Acetileno,
209,20
Água,
-237,141
Água,
-228,582
Amônia,
-16,367
Benzeno,
124,35
Butano,
-17,15
Bromo,
(g)
3,126
Carbono (diamante),
(s)
2,900
Carbono (grafite),
(s)
0
Cloreto de hidrogênio, HCl (g)
-95,300
Dióxido de carbono,
-394,389
Dióxido de enxofre,
(g)
-300,125
Dióxido de nitrogênio,
51,258
Etano,
(g)
-32,82
Etanol,
(l)
-174,78
Etileno,
68,421
Hidrogênio,
0
Iodeto de hidrogênio, HI (g)
1,560
Iodo,
(g)
19,325
Iodo,
(s)
0
Metano,
-50,768
Monóxido de carbono, CO (g)
-137,163
Metanol,
(l)
-166,27
Metanol,
-161,96
Nitrogênio,
0
Oxigênio,
0
Tetróxido de dinitrogênio,
(g)
97,787
Trióxido de enxofre,
-371,016
Table 1: Tabela 1: Energia de Gibbs molar de formação padrão (
), em
e
bar, para algumas substâncias.
\captionsetup{labelformat=empty}
| Substância |
|
| Acetileno,
|
209,20 |
| Água,
|
-237,141 |
| Água,
|
-228,582 |
| Amônia,
|
-16,367 |
| Benzeno,
|
124,35 |
| Butano,
|
-17,15 |
| Bromo,
|
3,126 |
| Carbono (diamante),
|
2,900 |
| Carbono (grafite),
|
0 |
| Cloreto de hidrogênio, HCl (g) | -95,300 |
| Dióxido de carbono,
|
-394,389 |
| Dióxido de enxofre,
|
-300,125 |
| Dióxido de nitrogênio,
|
51,258 |
| Etano,
|
-32,82 |
| Etanol,
|
-174,78 |
| Etileno,
|
68,421 |
| Hidrogênio,
|
0 |
| Iodeto de hidrogênio, HI (g) | 1,560 |
| Iodo,
|
19,325 |
| Iodo,
|
0 |
| Metano,
|
-50,768 |
| Monóxido de carbono, CO (g) | -137,163 |
| Metanol,
|
-166,27 |
| Metanol,
|
-161,96 |
| Nitrogênio,
|
0 |
| Oxigênio,
|
0 |
| Tetróxido de dinitrogênio,
|
97,787 |
| Trióxido de enxofre,
|
-371,016 |
Passo 1
O que o enunciado pede e os dados fornecidos (peguei os valores na Tabela 1):
- Pede determinar
para a reação - Dados relevantes da Tabela 1 (energias de Gibbs molares de formação padrão
a e ): -
(peguei este valor na tabela). -
(peguei na tabela). -
(peguei na tabela).
-
- Temperatura a usar:
. - O enunciado manda usar a “Expressão 8” para determinar a constante de equilíbrio — vou assumir a relação padrão entre energia livre padrão de reação e constante de equilíbrio de pressão:
- Objetivo: calcular
a partir das e então obter .
Passo 2
Como calcular
a partir das energias de formação:
- Fórmula geral (reação escrita na forma produtos
reagentes): onde são os coeficientes estequiométricos (sempre positivos). - Aplicando à reação dada, com os coeficientes:
- Produto
: coeficiente . - Produto
: coeficiente . - Reagente
: coeficiente .
- Produto
- Substituindo os
da Tabela 1:
Passo 3
Calculando numericamente
(atenção às unidades):
- Usando os valores da tabela (em
): - Logo
- Para usar a constante dos gases
em unidades compatíveis, converto para joules por mol:
Passo 4
Relação entre
e
(esta é a “Expressão 8” mencionada):
- A relação é
onde -
é a energia livre de Gibbs de reação padrão (J/mol), -
é a constante universal dos gases, , -
é a temperatura absoluta em kelvin (aqui ), -
é a constante de equilíbrio em termos de pressões (adimensional quando se usam razões com ).
-
- Isolando
:
Passo 5
Calcular o denominador
e a razão
:
- Primeiro
: - Multiplicando (faço passo a passo para você poder reproduzir na prova sem calculadora se precisar de aproximação):
(arredondei suficiente para manter precisão final) - Agora a razão:
Passo 6
Calcular
a partir da exponencial:
- Usando
- Avaliando a exponencial (aproximação numérica):
- Interpretação rápida (pra te motivar):
tão pequeno ( ) significa que, em condições padrão a e pressões próximas de , o equilíbrio favorece fortemente o reagente (a decomposição em e é pouco favorável).