a) Considerando essas informações e as da tabela abaixo, calcule a variação da energia livre (
) da reação.
Energias livres de formação
das substâncias a
Energias livres de formação
das substâncias a
Substância |
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b) Para a reação, nas condições do ambiente (
e
), a variação de entalpia é
por mol de uréia. Nessa reação, a desordem das partículas aumenta ou diminui? Justifique, com base nos cálculos necessários.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente tem duas partes aqui:
a) Calcular a variação da energia livre (ΔG°) da reação usando as energias livres de formação das substâncias fornecidas na tabela.
b) Analisar se a desordem das partículas aumenta ou diminui na reação, usando a variação de entalpia (ΔH°) dada.
Para resolver isso, vamos precisar entender o que é energia livre de Gibbs (ΔG°) e como ela se relaciona com a entalpia (ΔH°) e a entropia (ΔS°). Também vamos precisar saber como calcular ΔG° a partir das energias livres de formação das substâncias envolvidas na reação.
Passo 2
Primeiro, vamos focar na parte a) e entender o que é energia livre de Gibbs. A energia livre de Gibbs nos diz se uma reação vai acontecer espontaneamente ou não. A fórmula para calcular a variação da energia livre padrão (ΔG°) é:
Isso significa que a gente soma as energias livres de formação dos produtos e subtrai a soma das energias livres de formação dos reagentes.
Passo 3
Agora, vamos identificar os reagentes e produtos na reação. Parece que a reação envolve
,
,
e
. Precisamos saber a equação balanceada da reação para identificar corretamente os coeficientes estequiométricos.
Vamos supor que a reação seja a seguinte:
Passo 4
Com a equação balanceada, agora podemos aplicar a fórmula do ΔG°. Vamos listar as energias livres de formação dos produtos e dos reagentes:
Produtos:
-
: -
:
Reagentes:
-
: -
:
Assumindo que a reação está balanceada com 1 mol de cada reagente e produto, aplicamos a fórmula:
Passo 5
Agora, vamos calcular passo a passo:
Primeiro, some as energias dos produtos:
Depois, some as energias dos reagentes:
Agora, aplique na fórmula:
Passo 6
Agora, vamos para a parte b). A questão nos diz que a variação de entalpia (ΔH°) é
por mol de ureia e pede para analisarmos se a desordem das partículas (entropia, ΔS°) aumenta ou diminui na reação.
Sabemos que a relação entre ΔG°, ΔH° e ΔS° é dada pela fórmula:
Onde T é a temperatura em Kelvin. A temperatura ambiente é
, que em Kelvin é:
Rearranjando a fórmula para encontrar ΔS°:
Substituindo os valores:
Como ΔS° é negativo, isso significa que a desordem das partículas diminui na reação.
Resposta
A desordem das partículas diminui na reação, já que a variação de entropia (ΔS°) é negativa.