Uma reação A com
e outra B com
, comparando a equação de Gibbs e de Arrhenius, discuta como alterações na temperatura podem afetar a viabilidade e a velocidade destas reações?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos duas reações químicas: a Reação A com
e a Reação B com
. Vou te ajudar a entender como a temperatura pode influenciar se essas reações são viáveis (ou seja, se elas acontecem espontaneamente) e a velocidade com que elas acontecem. Para isso, vamos usar duas ferramentas principais da química: a Equação de Gibbs e a Equação de Arrhenius.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a Energia Livre de Gibbs (
). Essa é uma medida que nos diz se uma reação vai rolar sozinha ou não. Se
for negativa, a reação é espontânea e viável. No nosso caso, as duas reações têm
negativo, então ambas são viáveis. A Reação B, com
, é mais espontânea do que a Reação A.
Passo 3
Agora, sobre a Equação de Gibbs: Ela é dada por
onde
é a entalpia (energia absorvida ou liberada),
é a temperatura em Kelvin e
é a entropia (medida de desordem). Se a temperatura aumenta, o termo
também aumenta, o que pode tornar
mais negativo ou menos negativo, dependendo do sinal de
.
Passo 4
Como a Reação B tem um
mais negativo, isso pode indicar que ela tem uma maior tendência a ocorrer espontaneamente, especialmente se a entropia também for considerada. Se a temperatura aumentar, dependendo dos valores de
e
, a viabilidade pode ser afetada de maneira diferente para cada reação.
Passo 5
Agora, vamos para a Equação de Arrhenius, que nos ajuda a entender a velocidade da reação. Ela é dada por:
onde
é a constante de velocidade,
é o fator pré-exponencial,
é a energia de ativação,
é a constante dos gases e
é a temperatura. De acordo com essa equação, se a temperatura aumenta, a constante de velocidade
também aumenta, fazendo a reação acontecer mais rápido.
Passo 6
Então, para ambas as reações A e B, se a temperatura aumentar, a velocidade delas vai aumentar porque
aumenta. Mas a viabilidade, ou seja, se a reação acontece espontaneamente, depende de como a temperatura influencia
através da equação de Gibbs. Reação B, sendo mais viável inicialmente, pode se tornar ainda mais viável ou menos, dependendo dos valores de
e
.
Resposta
Em resumo, ao aumentar a temperatura, ambas as reações A e B se tornam mais rápidas devido ao aumento na constante de velocidade segundo a Equação de Arrhenius. Quanto à viabilidade, ambas permanecem espontâneas já que
é negativo, mas a Reação B, com um
mais negativo, tende a ser mais favorável. Além disso, o efeito da temperatura na viabilidade depende dos valores específicos de entalpia e entropia de cada reação.