QuestJo 4 (2,5): Uma caverna descoberta no México apresenta uma química interessante. Nela, o sulfeto de hidrogênio,
, reage com oxigênio produzindo ácido sulfúrico,
, que goteja do teto na forma de goticulas. Se a reação (nāo balanceada) que ocorre é:
a) Balanceie a reação.
b) Esta reação é espontânea a 298 K ? Demonstre calculando o
.
c) Comente o sinal negativo de
para esta reação.
b) Esta reação é espontânea a 298 K ? Demonstre calculando o
c) Comente o sinal negativo de
Passo 1
Beleza, o exercício fala de uma reação do gás sulfeto de hidrogênio com oxigênio que gera ácido sulfúrico pingando no teto da caverna.
Conteúdo: termodinâmica (entalpia ΔH°, entropia ΔS° e energia livre de Gibbs ΔG°).
O que precisamos:
Conteúdo: termodinâmica (entalpia ΔH°, entropia ΔS° e energia livre de Gibbs ΔG°).
O que precisamos:
- Balancear a equação.
- Usar a fórmula ΔG° = ΔH° − T·ΔS° para ver se é espontânea a 298 K.
- Entender por que ΔS° é negativo.
Passo 2
Balanceando a reação:
Temos a equação “não balanceada”
Temos a equação “não balanceada”
Conta átomos:
- H: 2 de cada lado.
- S: 1 de cada lado.
- O: 2 no O₂ e 4 no H₂SO₄.
Para ter 4 átomos de oxigênio, uso 2 O₂:
Agora tudo confere: H(4⇔4), S(2⇔2), O(4⇔4).
Passo 3
Calcular ΔG° a 298 K usando
Dados (por mol de reação escrita):
Então, em 298 K:
Como ΔG° é bem negativo, a reação é espontânea a 298 K.
Passo 4
Por que ΔS° é negativo?
Entropia (S) mede a “bagunça” do sistema. Aqui você parte de gases (H₂S e O₂) e forma ácido (líquido), que é muito mais organizado. Logo, a desordem cai → ΔS° negativo.
Entropia (S) mede a “bagunça” do sistema. Aqui você parte de gases (H₂S e O₂) e forma ácido (líquido), que é muito mais organizado. Logo, a desordem cai → ΔS° negativo.
Resposta
a) Balanceada:
b)
c) ΔS° é negativo porque a reação transforma gases (alto grau de desordem) num líquido organizado, diminuindo a entropia.