Usando os dados tabelados, (pesquisa WEB), calcule
e
a 298 K para cada uma das reações abaixo. Em cada caso mostre que:
.
Passo 1
Beleza, temos duas reações e precisamos calcular, para cada uma delas, os três parâmetros termodinâmicos padrão a 298 K:
- ΔH° (variação de entalpia)
- ΔS° (variação de entropia)
- ΔG° (variação da energia livre de Gibbs)
O conteúdo que vamos usar é Termodinâmica Química, mais especificamente:
- Lei de Hess para calcular ΔH° a partir de entalpias de formação ΔH°f.
- Soma algébrica de entropias padrão S° dos produtos e reagentes para ΔS°.
- Equação de Gibbs:
Para isso a gente vai precisar dos dados padrão (tabelados): ΔH°f e S° para cada substância.
Passo 2
Primeiro, como calcula ΔH° de reação?
Pela Lei de Hess, a entalpia padrão da reação é:
Pela Lei de Hess, a entalpia padrão da reação é:
É só colocar os coeficientes estequiométricos e somar.
Passo 3
Aplicando à reação 1:
H₂(g) + F₂(g) → 2 HF(g)
H₂(g) + F₂(g) → 2 HF(g)
Dados (valores típicos, em kJ/mol e J/(mol·K)):
H₂(g): ΔH°f = 0, S° = 130,6
F₂(g): ΔH°f = 0, S° = 202,8
HF(g): ΔH°f = –270,7, S° = 173,6
H₂(g): ΔH°f = 0, S° = 130,6
F₂(g): ΔH°f = 0, S° = 202,8
HF(g): ΔH°f = –270,7, S° = 173,6
Então
Passo 4
Agora ΔS° da reação 1 pela soma das entropias:
Passo 5
Finalmente ΔG° a 298 K (lembra de converter J→kJ dividindo por 1000):
E deu mesmo ΔG° = ΔH° – T ΔS°, mostrando a relação.
Passo 6
Agora a reação 2:
2 CH₃OH(l) + H₂(g) → C₂H₆(g) + H₂O(g)
2 CH₃OH(l) + H₂(g) → C₂H₆(g) + H₂O(g)
Dados (ΔH°f em kJ/mol; S° em J/(mol·K)):
CH₃OH(l): ΔH°f = –238,7, S° = 126,8
H₂(g): ΔH°f = 0, S° = 130,6
C₂H₆(g): ΔH°f = –84,0, S° = 229,5
H₂O(g): ΔH°f = –241,8, S° = 188,8
CH₃OH(l): ΔH°f = –238,7, S° = 126,8
H₂(g): ΔH°f = 0, S° = 130,6
C₂H₆(g): ΔH°f = –84,0, S° = 229,5
H₂O(g): ΔH°f = –241,8, S° = 188,8
Entalpia da reação 2:
Passo 7
Entropia da reação 2:
Passo 8
Energia livre de Gibbs da reação 2 a 298 K:
Resposta
Reação 1 (H₂ + F₂ → 2 HF):
ΔH° = –541,4 kJ
ΔS° = 13,8 J/K
ΔG° = –545,5 kJ
ΔH° = –541,4 kJ
ΔS° = 13,8 J/K
ΔG° = –545,5 kJ
Reação 2 (2 CH₃OH + H₂ → C₂H₆ + H₂O):
ΔH° = +151,6 kJ
ΔS° = 34,1 J/K
ΔG° = +141,4 kJ
ΔH° = +151,6 kJ
ΔS° = 34,1 J/K
ΔG° = +141,4 kJ