© Calcule o valor de , nas mesmas condições de temperatura e pressão, para uma situação inicial em que a concentração da forma seja duas vezes maior que a forma e na situação em que a forma seja dez vezes menor que a forma . Indique o sentido da reação nesses dois casos.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado pede para calcular o valor de ΔG (variação da energia livre de Gibbs) em duas situações diferentes de concentração das formas α e β. A matéria envolvida aqui é Termodinâmica Química, especificamente como a energia livre se relaciona com a reação química em diferentes condições. Para resolver isso, vamos precisar usar a fórmula que relaciona ΔG, ΔG° (variação de energia livre padrão) e o quociente de reação Q.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a fórmula que relaciona ΔG com ΔG° e o quociente de reação Q:
Aqui, é a constante dos gases (8,314 J/mol·K) e é a temperatura em Kelvin. O quociente de reação é uma medida das concentrações dos reagentes e produtos no início da reação.

Passo 3

Precisamos expressar o quociente de reação com base nas concentrações dadas. Vamos supor que a reação seja:
Então, o quociente de reação é:

Passo 4

Agora, vamos calcular ΔG para as duas situações:
Primeira situação: A concentração de α é duas vezes maior que a de β.
Então,
Segunda situação: A concentração de α é dez vezes menor que a de β.
Então,

Passo 5

Para determinar o sentido da reação, observamos o sinal de ΔG:
  • Se ΔG < 0: A reação tende a seguir para a direita (formando mais β).
  • Se ΔG > 0: A reação tende a ir para a esquerda (formando mais α).
Na primeira situação, é negativo, então ΔG será menor que ΔG°. Se ΔG° for negativo, a reação tende a formar mais β.
Na segunda situação, é positivo, então ΔG será maior que ΔG°. Se ΔG° for negativo, mas menos negativo que , a reação pode tender a ir para a esquerda, formando mais α.

Resposta

Calculando conforme os passos, obtemos os valores de ΔG para cada situação e determinamos o sentido da reação:
  • Quando [α] é duas vezes maior que [β]: ΔG < 0, a reação tende a formar mais β.
  • Quando [α] é dez vezes menor que [β]: ΔG > 0, a reação tende a formar mais α.

Exercícios relacionados

© Usando os dois ítens anteriores, calcule a variação de entropia para o processo no qual 1 mol de gás ideal monoatômico ) inicialmente a 300 K se expande reversivelmente a pressão constante, absorvendo calor, até atingir a temperatura final de 400 K. Use e SEJA CONSISTENTE COM AS UNIDADES.
Explique em termos das contribuição entálpica e entrópica para a variação da energia livre de Gibbs , as seguintes observações experimentais: a baixa solubilidade de moléculas apolares em água.
Explique em termos das contribuição entálpica e entrópica para a variação da energia livre de Gibbs , as seguintes observações experimentais: o resfriamento que acompanha dissolução espontânea de uréia em água.
(d) A variação de entropia para o processo no qual 1 mol de gás ideal monoatômico inicialmente a 300 K e 1 atm se expande irreversivelmente a pressão constante até atingir a temperatura de 400 K deve ser maior menor ou igual à resposta do ítem anterior. Por que?