(apolar)
(g)
Calcule
e
para a transferência de metano de um solvente apolar para a água. O que se pode dizer sobre a espontaneidade deste processo nas condições padrão? Discuta as origens desta espontaneidade (ou da não-espontaneidade) em termos de contribuições da entalpia e da entropia.
.
Calcule
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre a transferência de metano (
) de um solvente apolar para a água. A gente vai precisar entender conceitos de termodinâmica, especificamente as variações de entalpia (
) e de energia livre de Gibbs (
). Vamos usar as informações fornecidas para calcular essas variações e entender se o processo é espontâneo nas condições padrão.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as duas etapas envolvidas na transferência do metano:
-
De solvente apolar para gás:
(apolar) (g) -
-
De gás para aquoso:
-
Passo 3
Vamos calcular as variações totais de entalpia (
) e de energia livre de Gibbs (
) para a transferência completa do metano do solvente apolar para a água. Isso é feito somando as variações das duas etapas:
Passo 4
Agora, vamos analisar a espontaneidade do processo. A espontaneidade é determinada pelo sinal de
:
- Se
, o processo é espontâneo. - Se
, o processo não é espontâneo.
No nosso caso,
, que é positivo. Então, o processo não é espontâneo nas condições padrão.
Passo 5
Para entender por que o processo não é espontâneo, vamos olhar para as contribuições de entalpia (
) e entropia (
):
-
Entalpia (
): A variação negativa indica que o processo libera calor, o que geralmente favorece a espontaneidade. -
Entropia (
): A entropia diminui, ou seja, o sistema fica mais ordenado. Isso desfaz a espontaneidade.
No balanço geral, a diminuição da entropia supera a contribuição favorável da entalpia, resultando em uma energia livre de Gibbs positiva e, portanto, em um processo não espontâneo.