Dada a reaçao de sintese da amônia a responda:
(d) nas condições da reaçao, a sintese de amônía ê um processo espontâneo ou não espontâneo? Justifique sua resposta.

Passo 1

Então, a gente tem uma reação de síntese da amônia que ocorre a 25°C. A reação química é:
E o calor de formação ( ) é . O que a gente precisa descobrir é se essa reação é espontânea ou não nessas condições. Para isso, vamos usar a termodinâmica, especificamente a equação da energia livre de Gibbs.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar o que é espontaneidade em termos químicos. Uma reação é espontânea se ela ocorre sem precisar de energia externa para continuar. Para determinar isso, usamos a energia livre de Gibbs ( ). A equação que relaciona isso é:
Onde:
  • é a mudança na energia livre de Gibbs.
  • é a mudança de entalpia (calor da reação).
  • é a temperatura em Kelvin.
  • é a mudança na entropia (desordem do sistema).

Passo 3

Vamos analisar cada termo:
  • : Nos foi dado que . O sinal negativo indica que a reação é exotérmica, ou seja, libera calor.
  • : Observando a reação, temos 4 mols de reagentes (1 N₂ + 3 H₂) formando 2 mols de produto (2 NH₃). A quantidade de desordem está diminuindo, então é negativo.
  • Temperatura (T): A temperatura dada é 25°C, que em Kelvin é .

Passo 4

Agora, vamos calcular :
Sabemos que . Mas precisamos do valor de . Se não for dado, podemos supor que é algum valor negativo. Para fins de explicação, vamos considerar que .
Convertendo para kJ:
Agora, substituímos na equação:

Passo 5

Interpretando o resultado:
  • é negativo ( ), o que significa que a reação libera energia livre.
  • Quando é negativo, a reação é espontânea nas condições dadas.

Resposta

A síntese de amônia é um processo espontâneo nas condições da reação a 25°C, pois a energia livre de Gibbs ( ) calculada é negativa.

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