6.2(a) Quando a reaçāo
avança
(ou seja, quando
), a energia de Gibbs de reação varia de
. Qual é a energia de Gibbs de reaçāo neste estágio da reação?
Passo 1
O enunciado dá uma reação e pede a energia livre de Gibbs associada ao avanço indicado. Informações fornecidas:
- Reação:
. - Avanço da reação (variação do grau de avanço):
. - A energia de Gibbs de reação (por mol de reação) varia em
.
Pergunta: Qual é a energia de Gibbs da reação neste estágio (isto é, a variação total de energia de Gibbs associada ao avanço)?
Passo 2
Conceitos e fórmula que vamos usar (explicação didática):
- O grau de avanço da reação
mede quantos mols da “reação química” ocorreram; sua unidade é mol. Por exemplo, significa que a reação avançou correspondendo a 0,10 mol de reação. - A energia livre de Gibbs de reação por mol de reação é indicada por
. A unidade típica é . Esse valor diz quanto a energia de Gibbs muda quando a reação avança de (ou seja, quando aumenta de ). - Relação diferencial entre
total e :
Isto significa que a variação infinitesimal da energia livre total
ao avançar
é
multiplicado por
.
- Se
for aproximadamente constante no intervalo considerado, a variação finita da energia livre ao avançar é
Aqui
tem unidades de energia (por exemplo
) porque a unidade
de
cancela com a de
.
Passo 3
Aplicando a fórmula com os números dados:
Substituindo
e
:
(As unidades
e
se cancelam, sobrando
.)
Passo 4
Interpretação física e comentário motivador:
- O resultado
indica que, ao avançar da reação, a energia livre total do sistema diminuiu em . O sinal negativo significa que essa etapa libera energia livre (tende a ser espontânea nessa direção). - Não se assuste: o cálculo é só uma multiplicação depois de entender que
é por mol de reação e que a variação total é esse valor vezes a quantidade de mols de reação que efetivamente ocorreu. Você pode praticar com outros números para fixar.