Considere a seguinte tabela de calores e energias livres de formação nas condições padrão de 1 atm e 298 K.
composto |
|
|
---|---|---|
|
-393.5 | -394.4 |
|
-241.8 | -228.6 |
glicose
|
-1273.2 | -910 |
Calcule a entropia da reação,
, 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 (
) e as energias livres de formação padrão (
) de alguns compostos: dióxido de carbono (
), água (
) e glicose. Nosso objetivo aqui é calcular a entropia da reação padrão (
) 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:
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 (
). Para isso, usamos a seguinte fórmula:
Vamos substituir os valores da tabela:
Passo 4
Em seguida, vamos calcular a variação da energia livre padrão da reação (
) usando a mesma abordagem:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora que temos
e
, podemos usar a relação termodinâmica para encontrar a variação da entropia padrão da reação (
). A relação é:
Rearranjando para encontrar
:
Sabemos que a temperatura padrão é
.
Substituindo os valores:
Convertendo kJ para J para deixar a entropia em
:
Passo 6
Finalmente, vamos analisar o sinal da entropia da reação. Obtivemos
, 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
. 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.