As reações de combustão são muito comuns em nosso cotidiano. Nestas, o combustível reage com um gás, geralmente o oxigênio, tendo como produtos de reação o dióxido de carbono e a água (Combustão total). A reação de combustão do etanol, especificamente, pode ser escrita na forma:
A partir da equação acima e dos dados da tabela abaixo, calcule a variação da energia de Gibbs padrão da reação a
.
Substâncias
mol
160,7
0
205,1
213,7
69,1
| Substâncias |
|
|
||||
|
|
|
160,7 | ||||
|
|
0 | 205,1 | ||||
|
|
|
213,7 | ||||
|
|
|
69,1 |
Passo 1
O enunciado pede que se calcule a variação da energia de Gibbs padrão da reação de combustão do etanol a
. A reação dada é:
As informações fornecidas na tabela (valores padrão de formação) são:
- Para
: , . - Para
: , . - Para
: , . - Para
(líquida): , .
A temperatura pedida é
, que corresponde a
.
O que precisamos calcular:
(variação de energia de Gibbs padrão da reação) a
.
Passo 2
Relembrando a relação fundamental entre energia livre, entalpia e entropia padrão de reação:
Aqui:
-
é a soma dos entalpias-padrão de formação dos produtos menos a soma das entalpias-padrão de formação dos reagentes, respeitando os coeficientes estequiométricos. -
é análogo, mas usando entropias-padrão de formação.
Em fórmula geral, com coeficientes estequiométricos
:
Vou calcular
e
separadamente usando os valores da tabela e em seguida aplicar a relação para obter
.
Passo 3
Cálculo de
usando os valores de formação (estou usando os números da tabela):
Produtos:
Soma das entalpias dos produtos:
Reagentes:
Soma das entalpias dos reagentes:
Logo:
Passo 4
Cálculo de
usando as entropias da tabela (atenção às unidades: tabela em
).
Produtos:
Soma produtos:
Reagentes:
Soma reagentes:
Logo:
Para usar na fórmula de Gibbs, convém passar
para
:
Passo 5
Cálculo do termo
a
:
Passo 6
Cálculo final de
usando
:
Arredondando razoavelmente (uma casa decimal):
Interpretação rápida e amiga: o valor negativo grande indica que a reação de combustão do etanol é fortemente espontânea sob condições padrão à
. Segue o resultado final.