A reação de oxidação do sódio,
, exotérmica e tem variação de entropia negativa, a
. Pela
da termodinâmica, em um processo espontâneo a entropia do universo sempre aumenta. Há alguma incoerência em relação à espontaneidade da oxidação do sódio e a
! lei? Justifique sua resposta.
Passo 1
Beleza, vamos lá! Você trouxe uma reação de oxidação do sódio que é exotérmica (libera calor) e tem variação de entropia negativa (a desordem diminui) a 25°C. Quer saber se isso está de acordo com a Segunda Lei da Termodinâmica, que diz que, em processos espontâneos, a entropia do universo sempre aumenta. Para resolver isso, vamos usar conceitos de entalpia, entropia e energia livre de Gibbs.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa uma reação ser exotérmica. Isso quer dizer que a reação libera energia na forma de calor, ou seja, a variação de entalpia (
) é negativa:
Passo 3
Agora, sobre a entropia (
), que mede a desordem do sistema. Uma variação de entropia negativa indica que a desordem diminui:
Passo 4
A Segunda Lei da Termodinâmica nos fala que a espontaneidade de um processo está relacionada à energia livre de Gibbs (
). A fórmula para calcular essa energia é:
Onde:
-
é a variação da energia livre de Gibbs. -
é a variação de entalpia. -
é a temperatura em Kelvin. -
é a variação de entropia.
Para um processo ser espontâneo,
deve ser negativo:
Passo 5
Vamos converter a temperatura de 25°C para Kelvin:
Passo 6
Agora, aplicando os sinais que conhecemos:
Substituindo na fórmula:
Como
é negativo, $ - T \Delta S$ se torna positivo. Portanto,
depende da relação entre
e
.
Passo 7
Para que
seja negativo:
Ou seja, a magnitude de
deve ser maior que a magnitude de
.
Passo 8
Isso significa que, mesmo com a entropia diminuindo, se a reação libera calor suficiente (entalpia suficientemente negativa), o processo pode ser espontâneo. Portanto, não há incoerência com a Segunda Lei da Termodinâmica.
Resposta
Não há incoerência; a oxidação do sódio é espontânea porque a energia liberada supera a redução da entropia, alinhando-se com a Segunda Lei da Termodinâmica.