Sem realizar cálculos, preveja o sinal de \Delta S para cada uma das seguintes reações:
\mathrm{Fe}(\mathrm{s})+2 \mathrm{HCl}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{FeCl}_{2}(\mathrm{~s})+\mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})

Passo 1

O enunciado pede que eu preveja o sinal de \Delta S para a reação
Fe(s) + 2 HCl(g) \rightarrow FeCl _2(s) + H _2(g).
Informações dadas:
  • Há reagentes: um sólido Fe(s) e 2 mols de HCl(g).
  • Há produtos: um sólido FeCl _2(s) e 1 mol de H _2(g).
    O que se pede: determinar se \Delta S da reação é positivo, negativo ou aproximadamente zero, sem fazer cálculos numéricos.

Passo 2

O que é \Delta S qualitativamente (mini-aula): \Delta S é a variação de entropia do sistema — pense nela como uma medida do “grau de desordem” ou do número de microestados acessíveis. Regras intuitivas úteis para prever o sinal sem calcular:
  • Gases têm entropia muito maior que líquidos, e líquidos têm entropia maior que sólidos. Logo, tornar gás em sólido tende a diminuir a entropia.
  • Aumentar o número de partículas gasosas (mais moléculas de gás no total) geralmente aumenta a entropia; reduzir o número de partículas gasosas tende a diminuir a entropia.
  • Mudanças na estrutura interna de sólidos podem alterar a entropia, mas normalmente são efeitos muito menores que a presença/ausência de gases.

Passo 3

Contagem das espécies gasosas (passo-chave):
  • Reagentes gasosos: há 2 mols de HCl(g).
  • Produtos gasosos: há 1 mol de H _2(g).
    Portanto, o número total de mols de gás diminui de 2 para 1; houve uma perda de 1 mol de gás no lado dos produtos.

Passo 4

Interpretação da mudança no número de gases:
  • Cada partícula gasosa contribui muito para a entropia por causa da livre tradução (muitos microestados possíveis). Reduzir o número de partículas gasosas reduz fortemente o número total de microestados acessíveis.
  • Logo, a diminuição de 2 para 1 mol de gás tende a causar uma queda significativa na entropia do sistema.

Passo 5

Verificação de outros efeitos e conclusão qualitativa:
  • Passagem de Fe(s) + formação de FeCl _2(s): troca entre sólidos; mudanças de entropia associadas a rearranjos sólidos costumam ser pequenas comparadas ao efeito de mudar a quantidade de gás.
  • Formação de ligações e reorganização eletrônica também pode reduzir entropia, ou no mínimo não compensar a grande perda associada à diminuição do número de moléculas gasosas.
    Portanto, o efeito dominante é a redução do número de mols de gás, o que implica redução da entropia.

Resposta

\Delta S<0

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