Realize uma discussão sobre a espontaneidade da reação abaixo a T=298 K, utilizando todos os conhecimentos da Termodinâmica para explicar o processo.
3 CO(g)+3 / 2 O2(g) longrightarrow 3 CO2(g) De

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente discutir se a reação abaixo é espontânea a 298 K, usando conceitos de Termodinâmica. A reação é:
3 CO(g) + 32 O2(g) longrightarrow 3 CO2(g) De
Para resolver isso, vamos precisar entender os termos de entalpia ( De), entropia ( De) e a energia livre de Gibbs ( De). Esses conceitos vão nos ajudar a determinar se a reação ocorre de forma espontânea.

Passo 2

Primeiro, vamos falar sobre a entalpia ( De). Ela indica se a reação libera ou absorve calor. No caso, De é negativo, o que significa que a reação é exotérmica: ela libera calor no ambiente.

Passo 3

Agora, vamos para a entropia ( De), que mede a desordem do sistema. Infelizmente, o enunciado não nos dá De diretamente, mas podemos analisar a mudança no número de moléculas gasosas. Antes da reação, temos:
  • 3 moléculas de CO
  • 1,5 moléculas de O₂
    Total: 4,5 moléculas gasosas
Depois da reação, temos:
  • 3 moléculas de CO₂
    Total: 3 moléculas gasosas
Como o número de moléculas gasosas diminui, a desordem do sistema também diminui, ou seja, De é negativo.

Passo 4

Com esses valores, vamos calcular a energia livre de Gibbs ( De) usando a fórmula:
De
Aqui, T é a temperatura em Kelvin, que é 298 K.
Mas como não temos o valor exato de De, vamos analisar os sinais:
  • De é negativo (-849 kJ)
  • De é negativo
Então, a equação fica:
De
Isso significa que o segundo termo ( T De) se torna positivo, porque dois negativos dão positivo.

Passo 5

Para determinar a espontaneidade, olhamos o sinal de De:
  • Se De: Reação espontânea
  • Se De 0: Reação não espontânea
No nosso caso:
De
Dependendo da magnitude desses termos, De pode ser negativo ou positivo. Porém, como De é bastante negativo (-849 kJ) e normalmente o termo -T De não compensa tanto, podemos concluir que De provavelmente é negativo.

Resposta

A reação é espontânea a 298 K, já que a energia livre de Gibbs ( De) resulta negativa devido à forte liberação de calor ( De negativo) que supera a diminuição da desordem ( De negativo).

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