A decomposição térmica de carbonatos metálicos é uma via importante para a produção de óxidos metálicos (MO), principalmente contendo metais alcalinos terrosos. Os óxidos são amplamente utilizados na indústria da construção e em processos metalúrgicos. Na tabela abaixo estão dados termodinâmicos da reação de decomposição na temperatura de .
<br> <br> <br>
100,6 -52500
178,3 -48000
234,6 -51000
269,3 -51630
a) Escreva as equações da decomposição dos carbonatos - considere a formação do .
b) A decomposição dessa reação para os diferentes carbonatos é endotérmica. O que isso significa? Explique o porquê dos diferentes valores.
c) Conceitue entropia. Calcule o decomp. e explique os diferentes valores de entropia.
d) Calcule o decomp. A reação é espontânea ou não espontânea? Explique o porquê.
e) Qual a temperatura de decomposição para cada uma dessas reações quando o equilíbrio é atingido?
f) A temperatura foi aumentada para , o que ocorre com o decomp para os carbonatos de magnésio e de bário? Compare com o obtido na letra d e explique o porquê dessa diferença.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que o exercício está pedindo. A gente tem uma tabela com alguns dados termodinâmicos da decomposição de carbonatos metálicos, como , , entre outros. A matéria envolvida aqui é Termodinâmica, mais especificamente as variações de energia em reações químicas. Vamos precisar usar conceitos como entalpia ( ), entropia ( ) e energia livre de Gibbs ( ) para resolver as questões propostas.

Passo 2

a) Escreva as equações da decomposição dos carbonatos - considere a formação do .
A decomposição térmica dos carbonatos metálicos segue a seguinte equação geral:
Onde M representa o metal, como Mg, Ca, Sr ou Ba.

Passo 3

b) A decomposição dessa reação para os diferentes carbonatos é endotérmica. O que isso significa? Explique o porquê dos diferentes valores.
Quando a reação é endotérmica, isso significa que ela absorve calor do ambiente. A entalpia de decomposição ( ) positiva indica que a reação precisa de energia para acontecer. Os diferentes valores de para cada carbonato refletem a quantidade de energia necessária para quebrar as ligações químicas específicas de cada composto. Quanto maior a entalpia, mais energia é exigida para decompor o carbonato correspondente.

Passo 4

c) Conceitue entropia. Calcule o decomp. e explique os diferentes valores de entropia.
Entropia ( ) é uma medida da desordem ou do grau de aleatoriedade em um sistema. A variação de entropia ( ) na reação de decomposição nos mostra como a desordem muda durante a reação.
Para calcular , usamos a fórmula:
Analisando a tabela:
  • Para :
  • Para :
  • Para e , os valores de não estão completos na tabela.
Os valores negativos indicam que a desordem diminui durante a decomposição. Isso pode parecer contraintuitivo, mas ocorre porque a formação do óxido metálico ( ) resulta em uma estrutura mais ordenada comparada ao carbonato inicial.

Passo 5

d) Calcule o decomp. A reação é espontânea ou não espontânea? Explique o porquê.
A energia livre de Gibbs ( ) é calculada pela fórmula:
Na tabela, alguns valores de já estão fornecidos:
  • : falta calcular
  • : falta calcular
  • :
  • :
Se for negativo, a reação é espontânea. Pelo valor de , vemos que é espontânea. A espontaneidade depende do equilíbrio entre e . Mesmo que a reação seja endotérmica ( positivo), o termo pode tornar negativo se a entropia aumentar suficientemente com a temperatura.

Passo 6

e) Qual a temperatura de decomposição para cada uma dessas reações quando o equilíbrio é atingido?
A temperatura de decomposição ocorre quando . Usamos a fórmula:
Aplicando os valores:
  • Para : (Valor não físico, indicando que a reação não ocorre espontaneamente a 27°C)
  • Para : (Também não físico)
Os resultados negativos indicam que, a 27°C, as reações não estão no equilíbrio favorável à decomposição. É necessário elevar a temperatura para que o processo se torne espontâneo.

Passo 7

f) A temperatura foi aumentada para , o que ocorre com o decomp para os carbonatos de magnésio e de bário? Compare com o obtido na letra d e explique o porquê dessa diferença.
Primeiro, convertemos para Kelvin:
Calculamos para e :
Para :
Para :
Comparando com a letra d, onde era negativo a 27°C, agora a um aumento de temperatura, tornou-se positivo. Isso indica que, a 627°C, as reações de decomposição para o magnésio e o bário não são mais espontâneas, pois agora a energia livre de Gibbs é positiva.

Resposta

As reações de decomposição dos carbonatos de magnésio e de bário a não são espontâneas, já que o passou a ser positivo, diferentemente do valor negativo obtido inicialmente, devido ao aumento da temperatura que favoreceu o termo entropia na equação de Gibbs.

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Compostos <br> çã <br> çã çã <br> çã <br> Solubilidade <br>
848 20,9 102,0
755 26,9 91,2
678 34,5 38,3
a) Escreva as equações da reação de dissolução dos sólidos iônicos em água - considere a água solvente.
b) Calcule o solução para cada solução, explique os diferentes valores e se a reação é exotérmica ou endotérmica.
c) Conceitue entropia. Calcule o solução e explique os diferentes valores de entropia?
d) Calcule o Solução, explique se a dissolução é espontânea ou não espontânea?
e) Explique a ordem na solubilidade utilizando o Solução e comparando os dados de solubilidade.
f) O abaixamento da temperatura para terá efeito da solubilidade desses sais? Utilize os dados termodinâmicos para justificar sua resposta.
Dados:
Calcule o pH e o pOH das seguintes soluções aquosas: (a) ; (b) ; © . Dados: ácido tricloroacético ; ácido fórmico e ácido acético .
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Experimento velocidade
1
2
3
a) Escreva a equação balanceada que representa a reação.
b) Encontre a ordem da reação em relação ao e em relação ao Fe . Qual a lei de velocidade e a ordem global da reação?
c) Calcule o valor da constante de velocidade ( k ) a temperatura de 295 K .
d) Defina o tempo de meia vida. Encontre a equação do tempo de meia vida que represente A reação formando o óxido de Ferro - (as formas integradas estão ao final da questão.)
e) Qual tempo de meia vida considerando que a concentração inicial do 1
f) Considere que houve um aumento da temperatura da reação para 350 K . O que deve acontecer com a constante de velocidade? Explique o porquê.
g) Defina catalisador. O que deve ocorrer se for adicionado um catalisador nessa reação? Explique o porquê.
Determine se as soluções aquosas dos seguintes sais tem pH igual a, maior ou menor que 7. Se ou , escreva uma equação química que justifique sua resposta.
b)