Considere a reação:
H2(g)+I2(g) rightarrow 2 H I(g)
e) Calcule a variação da energia de Gibbs da reação no grau de avanço do item a). A reação nessa situação já atingiu o equilíbrio?

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos a reação química:
H2(g) + I2(g) rightarrow 2 HI(g)
A parte e) pede para calcular a variação da energia de Gibbs ( De) da reação no grau de avanço que foi determinado no item a). Além disso, precisamos verificar se, nessa situação, a reação já alcançou o equilíbrio. Para resolver isso, vamos precisar entender um pouco sobre a energia de Gibbs e o conceito de equilíbrio químico.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é a variação da energia de Gibbs. A energia de Gibbs ( G) é uma função termodinâmica que ajuda a prever se uma reação ocorrerá espontaneamente. A variação da energia de Gibbs da reação ( De) pode ser calculada usando a fórmula:
De
Onde:
  • De é a variação da energia de Gibbs padrão da reação.
  • R é a constante dos gases (aproximadamente 8.314 , J/mol·K).
  • T é a temperatura em Kelvin.
  • Q é o quociente de reação, que é calculado a partir das concentrações dos reagentes e produtos no momento considerado.

Passo 3

Agora, vamos falar sobre o equilíbrio químico. Quando uma reação atinge o equilíbrio, a variação da energia de Gibbs ( De) é igual a zero. Isso acontece porque, no equilíbrio, a velocidade da reação direta é igual à da reação inversa, e não há mais mudança nas concentrações dos reagentes e produtos.
Então, podemos escrever:
0 = De
Onde K é a constante de equilíbrio. Rearranjando a equação, temos:
De
Isso nos mostra a relação entre a energia de Gibbs padrão e a constante de equilíbrio.

Passo 4

Voltando ao nosso problema, se a reação já atingiu o equilíbrio no grau de avanço dado no item a), então sabemos que De. Isso significa que a reação não tem tendência a se mover para a direita ou para a esquerda, pois está equilibrada.
Portanto, ao calcular a variação da energia de Gibbs usando o grau de avanço fornecido, se encontrarmos que De, podemos confirmar que a reação está em equilíbrio.

Resposta

A variação da energia de Gibbs da reação no grau de avanço fornecido é De, indicando que a reação já atingiu o equilíbrio.

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