Considere a seguinte tabela de calores e energias livres de formação nas condições padrão de 1 atm e 298 K.
composto De De
CO2(g) -393.5 -394.4
H2 O(g) -241.8 -228.6
glicose (s) -1273.2 -910
Calcule a entropia da reação, De, e explique se o sinal do valor encontrado é o que se espera intuitivamente.

Passo 1

Ok, vamos lá! Você me enviou uma tabela com os calores de formação padrão ( De) e as energias livres de formação padrão ( De) de alguns compostos: dióxido de carbono ( CO2), água ( H2O) e glicose. Nosso objetivo aqui é calcular a entropia da reação padrão ( De) e entender se o sinal que encontrarmos faz sentido do ponto de vista intuitivo. Para isso, vamos precisar aplicar conceitos de termodinâmica, especificamente as relações entre entalpia, energia livre e entropia.

Passo 2

Primeiro, precisamos definir qual é a reação que vamos analisar. Com base nos compostos fornecidos, vamos considerar a combustão da glicose. A reação balanceada da combustão da glicose em condições padrão é:
C6H12O6 (s) + 6, O2 (g) 6, CO2 (g) + 6, H2O (g)
Nessa reação, a glicose reage com oxigênio para formar dióxido de carbono e água.

Passo 3

Agora, vamos calcular a variação da entalpia padrão da reação ( De). Para isso, usamos a seguinte fórmula:
De
Vamos substituir os valores da tabela:
De
De
De
De

Passo 4

Em seguida, vamos calcular a variação da energia livre padrão da reação ( De) usando a mesma abordagem:
De
Substituindo os valores:
De
De
De
De

Passo 5

Agora que temos De e De, podemos usar a relação termodinâmica para encontrar a variação da entropia padrão da reação ( De). A relação é:
De
Rearranjando para encontrar De:
De
Sabemos que a temperatura padrão é T = 298 K.
Substituindo os valores:
De
De
Convertendo kJ para J para deixar a entropia em J/(mol cdot K):
De

Passo 6

Finalmente, vamos analisar o sinal da entropia da reação. Obtivemos De, que é positivo. Intuitivamente, isso faz sentido porque na combustão da glicose, um sólido reage com gases para formar mais moléculas gasosas (dióxido de carbono e água), ou seja, há um aumento na desordem do sistema.

Resposta

A entropia da reação padrão é aproximadamente +971 J/(mol cdot K). O sinal positivo indica que a desordem do sistema aumenta durante a reação, o que é esperado intuitivamente devido à formação de mais moléculas gasosas a partir de reagentes menos gasosos.

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