Considere a reação:
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:
A parte e) pede para calcular a variação da energia de Gibbs (
) 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 (
) é uma função termodinâmica que ajuda a prever se uma reação ocorrerá espontaneamente. A variação da energia de Gibbs da reação (
) pode ser calculada usando a fórmula:
Onde:
-
é a variação da energia de Gibbs padrão da reação. -
é a constante dos gases (aproximadamente ). -
é a temperatura em Kelvin. -
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 (
) 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:
Onde
é a constante de equilíbrio. Rearranjando a equação, temos:
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
. 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
, podemos confirmar que a reação está em equilíbrio.
Resposta
A variação da energia de Gibbs da reação no grau de avanço fornecido é
, indicando que a reação já atingiu o equilíbrio.