Sem realizar cálculos, preveja o sinal de
para cada uma das seguintes reações:
Passo 1
O enunciado dá a reação abaixo e pede para prever, sem fazer cálculos, o sinal de
:
Informações explícitas do enunciado que vamos usar:
- As espécies e seus estados físicos são
, e . - Não é pedido um valor numérico, apenas o sinal de
(positivo, negativo ou zero). - O enunciado proíbe calcular números — a previsão deve ser qualitativa.
Passo 2
O que é
e como pensar no seu sinal (explicação didática):
- Entropia é uma medida do grau de desordem/da quantidade de microestados acessíveis a um sistema. A fórmula de Boltzmann resume a ideia:
onde
é a entropia,
é a constante de Boltzmann e
é o número de microestados compatíveis com o estado macroscópico.
- Intuição prática: se, no processo, o número de microestados aumenta (
cresce), então aumenta e . Se diminui, então .
Passo 3
Como os estados físicos influenciam
(regra prática útil para provas):
- Gases têm muito mais microestados por mol do que líquidos, e líquidos têm mais do que sólidos. Logo, na ordem de entropia molar típica:
- Razões físicas simples: moléculas no gás podem se mover livremente por todo o volume (muitas posições e velocidades possíveis); em sólidos as partículas estão presas em retículos e têm muito menos arranjos possíveis.
- Outra regra rápida: uma diminuição no número de mols de gás normalmente indica uma diminuição de entropia, e vice‑versa.
Passo 4
Aplicando essas ideias à reação dada (passo a passo):
- Reagentes:
(sólidos) e (um mol de gás por fórmula). - Produtos:
(sólidos). - Observação direta: um gás (
) desaparece dos reagentes e no produto final não há nenhuma espécie gasosa. Em termos de número de mols gasosos, passa-se de mol de gás para . - Pela regra prática: eliminar um gás reduz fortemente o número de microestados disponíveis (as possibilidades de translação livre desaparecem), então a entropia do sistema tende a diminuir.
Passo 5
Outros detalhes que ajudam a consolidar a previsão (sem cálculos):
- Além da simples diminuição do número de mols gasosos, a formação de
cria um retículo iônico ordenado — estruturas iônicas sólidas têm entropias molares relativamente pequenas comparadas a gases. - Nada na reação sugere produção de mais partículas gasosas ou de estados com maior liberdade; portanto não há motivo para esperar um aumento de entropia.
- Conclusão qualitativa: o processo ordena mais a matéria (formação de sólido iônico a partir de um gás + sólidos), logo
diminui e é negativo.
Passo 6
Resumo final e dica para prova (como pensar rapidamente):
- Regra curta para usar em exames: conte os mols de gases e considere mudanças de estado. Se o número de mols gasosos diminui ou se forma um sólido mais ordenado, espere
. - Aqui: consumo de
sem gases nos produtos → entropia do sistema diminui.