Considere a reação para produção do formaldeído: H 2(g)+CO(g) longrightarrow H 2 CO(g) De. Calcule a energia livre De para essa reação à 25^circ C.
Analisando os valores de De para a reação, analise em que temperatura o o processo passa a ser espontâneo.

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão fala sobre uma reação química onde vamos calcular a energia livre de Gibbs ( De) para a produção de formaldeído a 25^circ C. Além disso, vamos descobrir em que temperatura essa reação se torna espontânea. Vamos precisar dos valores de entalpia ( De) e entropia ( De) da reação, que já estão fornecidos.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar a fórmula da energia livre de Gibbs:
De
Onde:
  • De é a energia livre,
  • De é a entalpia,
  • T é a temperatura em Kelvin,
  • De é a entropia.
Vamos usar essa fórmula para calcular De a 25^circ C.

Passo 3

Antes de mais nada, precisamos converter a temperatura de Celsius para Kelvin, porque a fórmula da De usa Kelvin. A relação é:
T(K) = T(°C) + 273,15
Então,
25 + 273,15 = 298,15 , K

Passo 4

Agora, vamos substituir os valores conhecidos na fórmula da De:
De
De
T = 298,15 , K
Antes de substituirmos, precisamos garantir que as unidades estejam compatíveis. Vamos converter De de kJ para J:
1,96 , kJ = 1960 , J
Agora, aplicando na fórmula:
De

Passo 5

Vamos calcular o segundo termo:
298,15 times -109,58 = -32710,237 , J
Então,
De
Para facilitar, podemos converter para kJ:
34670,237 , J = 34,67 , kJ

Passo 6

Agora, vamos analisar em que temperatura a reação se torna espontânea. Para isso, sabemos que a espontaneidade ocorre quando De é negativo. Então, vamos encontrar a temperatura T onde De:
0 = De
Resolvendo para T:
T = De

Passo 7

Substituindo os valores:
De
De
T = 1960-109,58 approx -17,88 , K

Resposta

A energia livre De para a reação à 25^circ C é aproximadamente 34,67 , kJ. Além disso, a reação se torna espontânea quando a temperatura é inferior a aproximadamente -17,88 , K. Como essa temperatura é fisicamente impossível, a reação não é espontânea em condições normais.

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