Segundo a equação não balanceada
, e utilizando as tabelas de entropia e entalpia padrões, calcule a energia livre de Gibbs padrão a
e 1 atm.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a energia livre de Gibbs padrão (ΔG°) para a reação dada a 25°C e 1 atm. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente entalpia (ΔH°) e entropia (ΔS°), que a gente pode encontrar em tabelas padrão.
Passo 2
Primeiro, vamos balancear a equação química que você forneceu:
Para balancear, contamos os átomos de cada elemento em ambos os lados:
- Reagentes: 2 átomos de H e 2 de O
- Produtos: 2 átomos de H e 1 de O
Percebemos que o oxigênio está desequilibrado. Para balancear, ajustamos os coeficientes:
$ \mathrm{O}{2(g)} + 2,\mathrm{H}{2(g)} \leftrightarrow 2,\mathrm{H}_{2O(g)}$
Agora, temos 4 átomos de H e 2 de O em ambos os lados. A equação está balanceada!
Passo 3
Agora, vamos usar a fórmula da energia livre de Gibbs:
Onde:
-
é a energia livre de Gibbs padrão que queremos encontrar. -
é a entalpia padrão da reação. -
é a temperatura em Kelvin. -
é a entropia padrão da reação.
Passo 4
Precisamos encontrar os valores de ΔH° e ΔS° para cada substância na reação usando tabelas padrão. Vamos supor os seguintes valores (em kJ/mol e J/(mol·K)):
Substância | ΔH° (kJ/mol) | ΔS° (J/(mol·K)) |
---|---|---|
|
0 | 205.0 |
|
0 | 130.6 |
|
-241.8 | 188.7 |
Agora, calculamos ΔH° e ΔS° da reação:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora, vamos usar a fórmula da energia livre de Gibbs. Primeiro, precisamos converter a temperatura para Kelvin:
Substituindo os valores na equação:
Lembre-se de converter kJ para J para manter as unidades consistentes:
Agora, calculando:
Convertendo de volta para kJ:
Resposta
A energia livre de Gibbs padrão a
e 1 atm para a reação é aproximadamente
.