O fosgênio,
, foi usado como gás de combate durante a
Guerra Mundial. Ele reage com a umidade nos pulmões para produzir HCl , que faz com que os pulmões se encham de líquido, e CO , que asfixia a vítima. Ambos conduzem finalmente à morte. Para o
e
. Use esta informação e os dados tabelados de
e
para calcular
para o
em kJ/mol.
Passo 1
Vou listar claramente o que o enunciado nos dá e o que é pedido.
- Dados fornecidos no enunciado:
- Para
: . - Para
: .
- Para
- O enunciado pede: calcular
para (em ), usando esses dados e os valores tabelados de e para as espécies envolvidas.
Valores tabulados que vamos usar (valores-padrão a
, tomados de tabelas termodinâmicas):
-
. -
. -
.
Observação: os valores de entropia para os elementos são os que aparecem nas tabelas; se outra tabela der valores ligeiramente diferentes, o resultado final mudará um pouco.
Passo 2
Escrever a reação de formação padrão (a partir dos elementos em seus estados padrão). A equação de formação de
é:
Aqui a reação tem coeficientes estequiométricos 1,
, 1 para C, O2 e Cl2 respectivamente — é a definição de formação padrão: formar uma mol de composto a partir dos elementos na sua forma padrão.
Passo 3
Escrever a relação termoquímica que vamos usar e explicar seus termos. A relação entre energia livre de Gibbs, entalpia e entropia à temperatura
é:
Onde:
-
é a variação da energia livre padrão (o que pedem: da formação). -
é a variação de entalpia padrão (para formação, ). -
é a temperatura absoluta (para condições padrão usamos ). -
é a variação de entropia padrão (para formação, ).
Portanto vamos calcular primeiro
da reação de formação e depois usar a equação acima para obter
.
Passo 4
Calcular
(entropia de formação) a partir das entropias molares padrão:
Substituindo os valores (todos em
):
Calcular o somatório dentro dos parênteses:
Logo
Interpretação rápida:
é negativo, ou seja, a formação do gás fosgênio a partir dos elementos diminui a entropia do sistema (faz sentido porque estamos combinando mais moléculas-gás reativas numa única espécie gasosa).
Passo 5
Calcular
à temperatura padrão
. Primeiro multiplicamos (usando
em
) para obter joules por mol, e depois convertemos para
:
Convertendo para
:
Passo 6
Agora usar a fórmula
para a entalpia de formação fornecida. Temos
(dado) e
(calculado). Substituindo:
Arredondando de forma apropriada (três algarismos significativos), obtemos
. Isto significa que a formação do fosgênio a partir dos elementos é termodinamicamente favorecida em termos de energia livre (valor negativo), embora com contribuição entálpica dominante.
Passo 7
Resumo rápido do procedimento (para a prova): (i) escreva a reação de formação a partir dos elementos; (ii) calcule
por diferença entre entropias dos produtos e reagentes (usando as entropias tabeladas); (iii) calcule
a
; (iv) aplique
. Sempre verifique unidades (J vs kJ) e converta antes de somar/subtrair.