Sem realizar cálculos, preveja o sinal de
para cada uma das seguintes reações:
Passo 1
O enunciado fornece a reação e pede que se preveja o sinal de
sem realizar cálculos:
Informações relevantes dadas:
- As espécies e seus estados físicos:
, , , . - Coeficientes estequiométricos:
para , para , para , para . - Pedido: prever apenas o sinal (positivo, negativo ou zero) de
sem calcular valores numéricos.
Passo 2
Conceitos essenciais (sem cálculos) que vamos usar:
- Entropia é uma medida qualitativa do “desordem” ou do número de microestados acessíveis a um sistema. Em linguagem prática: quanto mais livre para se moverem as partículas, maior a entropia.
- Tipicamente, as ordens relativas de entropia por fase são
Isto acontece porque partículas no estado gasoso têm muito mais liberdade translacional e ocupam volumes muito maiores por partícula, gerando mais microestados.
- A variação de entropia da reação pode ser escrita (formalmente) como
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos) e
são as entropias molares padrão. Aqui não vamos calcular
, apenas usar a comparação qualitativa entre fases e o efeito dos coeficientes.
Passo 3
Contagem das espécies por fase (pegando os dados do enunciado):
- Gases no lado dos reagentes:
mol de . Portanto . - Líquidos no lado dos reagentes:
mol de . Portanto . - Gases no lado dos produtos:
mol de . Portanto . - Líquidos no lado dos produtos:
mol de . Portanto .
Determinações simples a partir disso:
- Variação no número de mols gasosos:
Ou seja, há uma redução de
mols gasosos à medida que a reação ocorre.
- Variação no número de mols líquidos:
Ou seja, aumentam os líquidos.
Passo 4
Interpretação qualitativa do efeito sobre
:
- Como cada mol de gás tem, em geral, entropia muito maior do que um mol de líquido correspondente, uma diminuição no número total de mols gasosos tende a reduzir fortemente a entropia total do sistema.
- O aumento no número de mols de líquido corresponde a uma organização maior das moléculas (menos liberdade translacional) e tende a reduzir a entropia também.
- Diferenças finas associadas à complexidade molecular (por exemplo, comparar
de com de ou o efeito da formação de ) podem modular o valor numérico, mas, em geral, a mudança de fase/quantidade de gás domina a tendência quando há uma diminuição clara no número de mols gasosos.
Passo 5
Conclusão qualitativa final do raciocínio (sem calcular números): a reação mostra uma diminuição de
mols de gás e um aumento de
mols de líquido; como a entropia dos gases é muito maior que a dos líquidos, a contribuição dominante é uma perda de entropia. Portanto a previsão do sinal de
é negativa.