Predições sobre a direção de uma reação baseadas na energia livre de Gibbs, ou no princípio de Le Châtelier, são consideradas termodinâmicas e não cinéticas. Explique o que isso significa.
Passo 1
O enunciado pergunta por que predições sobre a direção de uma reação baseadas na energia livre de Gibbs ou no princípio de Le Châtelier são classificadas como termodinâmicas e não como cinéticas. Para responder precisamos entender o que distingue as previsões termodinâmicas (espontaneidade e equilíbrio) das previsões cinéticas (velocidade de reação).
Passo 2
Na termodinâmica química trabalhamos com funções de estado, que dependem apenas dos estados inicial e final do sistema, não do caminho percorrido. A principal função aqui é a energia livre de Gibbs
:
De modo análogo, o princípio de Le Châtelier prevê como o sistema desloca seu equilíbrio em resposta a variações de concentração, pressão ou temperatura, mas sempre descrevendo apenas os estados de equilíbrio.
Passo 3
Na cinética química, por outro lado, o foco é em quão rápido a reação ocorre, ou seja, na taxa de variação de concentração dos reagentes e produtos. As previsões cinéticas dependem do complexo ativado e da barreira de energia de ativação
, geralmente modelada pela equação de Arrhenius
onde
é a constante de velocidade. Aqui importam o mecanismo e os estados intermediários, que não influenciam
mas determinam o tempo para atingir o equilíbrio.
Passo 4
Concluindo, quando usamos
ou Le Châtelier estamos dizendo apenas qual será a composição de equilíbrio (ou se a transformação é espontânea), sem informação alguma sobre a rapidez com que o sistema chega a esse equilíbrio. Por isso essas previsões são termodinâmicas e não cinéticas.
Resposta
Predições baseadas na energia livre de Gibbs e no princípio de Le Châtelier dizem respeito apenas ao caráter espontâneo de uma reação e à posição de equilíbrio (funções de estado que não dependem do caminho). Elas não fornecem nenhuma informação sobre as taxas ou o mecanismo pelo qual a reação ocorre, que é o domínio da cinética química.