Segundo a equação não balanceada O2(g)+H2(g) rightarrow H2 O(g), e utilizando as tabelas de entropia e entalpia padrões, calcule a energia livre de Gibbs padrão a 25^circ C e 1 atm. ^22

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:
O2(g) + H2(g) rightarrow H2O(g)
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:
De
Onde:
  • De é a energia livre de Gibbs padrão que queremos encontrar.
  • De é a entalpia padrão da reação.
  • T é a temperatura em Kelvin.
  • De 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))
O2(g) 0 205.0
H2(g) 0 130.6
H2O(g) -241.8 188.7
Agora, calculamos ΔH° e ΔS° da reação:
De
De
Substituindo os valores:
De
De

Passo 5

Agora, vamos usar a fórmula da energia livre de Gibbs. Primeiro, precisamos converter a temperatura para Kelvin:
T = 25^circ C + 273.15 = 298.15 , K
Substituindo os valores na equação:
De
Lembre-se de converter kJ para J para manter as unidades consistentes:
-483.6, kJ/mol = -483600, J/mol
Agora, calculando:
De
Convertendo de volta para kJ:
De

Resposta

A energia livre de Gibbs padrão a 25^circ C e 1 atm para a reação é aproximadamente De.

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