Sabe-se que a reação (II-a) apresenta uma variação positiva para a entropia
a qualquer temperatura. Assim, temos que esta reação será espontânea em qualquer temperatura.
Passo 1
Beleza, o enunciado diz que a reação II-a tem variação de entropia ΔS ≥ 0 em qualquer temperatura. O assunto aqui é Termodinâmica – mais precisamente espontaneidade de reações usando a energia livre de Gibbs. Para resolver a gente vai precisar da fórmula
e do critério de espontaneidade: uma reação é espontânea se
.
Passo 2
Antes de mais nada, o que é essa tal de entropia? Entropia (S) é uma medida de “bagunça” ou desordem do sistema. Quando dizemos que ΔS ≥ 0, significa que, no processo, a desordem do sistema aumentou ou pelo menos não diminuiu. Isso geralmente favorece espontaneidade, mas ainda falta ver o papel da energia (entalpia).
Passo 3
Agora fala de energia livre de Gibbs, ΔG. Ela une entalpia (ΔH) e entropia (ΔS) numa conta só:
O critério é simples:
- Se
, a reação rola sozinha (espontânea). - Se
, precisa de “empurrão” (não espontânea). - Se
, fica em equilíbrio.
Passo 4
Como temos ΔS ≥ 0, o termo
é sempre menor ou igual a zero (porque
). Logo:
Para garantir espontaneidade em toda temperatura, basta que ΔH seja ≤ 0 (ou seja, a reação não absorve energia líquida ou ainda libera calor). Assim, mesmo no pior caso (ΔS = 0), fica
, e quando ΔS > 0, aí o
empurra ainda mais pra negativo.
Resposta
Como ΔS ≥ 0 e ΔH ≤ 0, a energia livre
é sempre negativa (
). Logo, a reação II-a é espontânea a qualquer temperatura.