A partir dos dados abaixo, calcule
e
para a reação
Calcule também
e
a
e a
e discuta a espontaneidade desta reação nestas temperaturas.
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---|---|---|---|
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0 | 0 | 26,48 |
|
130,7 | 116,1 | 206,6 |
Passo 1
Tá, vamos resolver esse exercício de Termoquímica! A gente vai calcular a variação de entalpia (
) e entropia (
) para a reação dada. Depois, vamos ver a variação de energia livre de Gibbs (
) e a constante de equilíbrio (
) nas temperaturas de 25°C e 175°C. Por fim, vamos conversar sobre se a reação acontece de forma espontânea nessas temperaturas. Para isso, vamos precisar usar as fórmulas de entalpia, entropia e energia livre, além da relação entre
e
.
Passo 2
Primeiro, vamos calcular a variação de entalpia da reação (
). A entalpia é uma medida da energia total de um sistema. A fórmula que usamos é:
Na reação:
Usando os valores dados:
-
kJ/mol -
kJ/mol -
kJ/mol
Então:
Passo 3
Agora, vamos calcular a variação de entropia da reação (
). A entropia mede a desordem do sistema. A fórmula é semelhante à da entalpia:
Usando os valores dados:
-
J/K·mol -
J/K·mol -
J/K·mol
Então:
Passo 4
Vamos calcular a variação de energia livre de Gibbs (
) usando a fórmula:
Precisamos converter
para kJ:
Vamos calcular para 25°C (298 K) e 175°C (448 K).
Para 25°C:
Para 175°C:
Passo 5
Agora, vamos encontrar a constante de equilíbrio (
) usando a relação entre
e
:
Rearranjando:
Onde:
-
J/K·mol -
é a temperatura em Kelvin
Primeiro, para 25°C (298 K):
Convertendo para J:
Convertendo
Então:
Para 175°C (448 K):
Então:
Passo 6
Vamos analisar a espontaneidade:
-
25°C (298 K): Como
é positivo (+1,68 kJ/mol) e , a reação não é espontânea nessa temperatura. -
175°C (448 K): Aqui,
é negativo (-10,78 kJ/mol) e , então a reação é espontânea nessa temperatura.
Resposta
Para 25°C:
-
kJ/mol -
- A reação não é espontânea
Para 175°C:
-
kJ/mol -
- A reação é espontânea