Suponha que De e De são independentes da temperatura e use os dados disponíveis no Apêndice 2A para calcular De para cada uma das seguintes reações, em 80^circ C. Em que intervalo
se o valor obtido a partir das energias livres de Gibbs de formação são iguais aos obtidos usando a relação De :
(a) a oxidação de magnetita a hematita: 2 Fe3 O4(s)+O2(g) 3 Fe2 O3 (s)
(b) a dissolução de CaF2 em água: CaF2(s) CaF2(aq)
© a dimerização de NO2: 2 NO2(g) N2 O4(g)

Passo 1

Então, vamos resolver um exercício de Termodinâmica onde precisamos calcular a variação da energia livre de Gibbs ( De) para três reações químicas diferentes a uma temperatura de 80^circ C. Para isso, vamos usar a relação De. Vamos precisar dos valores de De (entalpia) e De (entropia) que estão no Apêndice 2A.

Passo 2

Primeiro, vamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, já que na termodinâmica usamos Kelvin. Então, 80^circ C é igual a 353,15 K.

Passo 3

Vamos começar com a reação (a): a oxidação de magnetita a hematita.
A reação é:
2 Fe3O4(s) + O2(g) 3 Fe2O3(s)
Precisamos encontrar De e De dessa reação usando os dados de formação padrão do Apêndice 2A.

Passo 4

Calculamos De da reação subtraindo a soma das entalpias de formação dos reagentes da soma das entalpias de formação dos produtos:
De

Passo 5

Fazemos o mesmo para De:
De

Passo 6

Com De e De calculados, aplicamos a fórmula da energia livre de Gibbs:
De
Substituímos T = 353,15 K.

Passo 7

Repetimos os mesmos passos para as reações (b) e ©:
  • (b) Dissolução de CaF2 em água:
CaF2(s) CaF2(aq)
- © Dimerização de NO2:
2 NO2(g) N2O4(g)
Calculamos De e De para cada uma e depois De usando a mesma fórmula.

Passo 8

Após calcular De para todas as reações, verificamos o intervalo de temperatura onde os valores obtidos pelas energias livres de Gibbs de formação são iguais aos obtidos pela relação De. Isso ocorre quando as duas abordagens de cálculo produzem o mesmo De, o que depende da constância de De e De com a temperatura.

Resposta

A variação da energia livre de Gibbs ( De) foi calculada para cada reação a 80^circ C utilizando a relação De. O intervalo de temperatura onde os valores obtidos a partir das energias livres de Gibbs de formação são iguais aos obtidos usando a relação mencionada depende da constância das entalpias e entropias de formação com a temperatura, conforme demonstrado nos cálculos para as reações (a), (b) e ©.

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