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
.
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---|---|---|---|---|
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100,6 | -52500 | ||
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178,3 | -48000 | ||
|
234,6 | -51000 | ||
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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.
b) A
c) Conceitue entropia. Calcule o
d) Calcule o
e) Qual a temperatura de decomposição para cada uma dessas reações quando o equilíbrio é atingido?
f) A temperatura foi aumentada para
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 |
|
|
|
|
|
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:
b) Calcule o
c) Conceitue entropia. Calcule o
d) Calcule o
e) Explique a ordem na solubilidade utilizando o
f) O abaixamento da temperatura para
Dados:
Calcule o pH e o pOH das seguintes soluções aquosas: (a)
; (b)
; ©
. Dados: ácido tricloroacético
; ácido fórmico
e ácido acético
.
A corrosão é um processo crítico que afeta a durabilidade e a segurança de equipamentos mecânicos. A formação de um dos componentes da ferrugem
é fundamental para entender a degradação de materiais metálicos em estruturas, componentes de máquinas e veículos. Os dados cinéticos abaixo referem-se à reação de ferro ( Fe ) com molécula de oxigênio
a 295 K . Utilize os dados da tabela para responder os questionamentos:
Experimento |
|
|
velocidade
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---|---|---|---|
1 |
|
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|
2 |
|
|
|
3 |
|
|
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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.
b) Encontre a ordem da reação em relação ao
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
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)
b)