Determinada reação possui
e
. a) a reação é endotérmica ou exotérmica? b) a reação leva a um aumento ou diminuição na desordem do sistema? c) calcule
para a reação a em
k. d) a reação é espontânea nessa temperatura? R: a) exotérmica; b) aumento da desordem do sistema; c) -32,2 kj; d) sim
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada nesse exercício. A gente tem uma reação com uma variação de entalpia (
) de -19,5 kJ e uma variação de entropia (
) de 43,7 J/K. Hoje, vamos usar conceitos de termodinâmica para responder às perguntas: se a reação é endotérmica ou exotérmica, se aumenta ou diminui a desordem do sistema, calcular a variação de energia livre de Gibbs (
) a 298 K e decidir se a reação é espontânea nessa temperatura.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa a variação de entalpia (
). Se
é negativa, isso indica que a reação libera calor para o ambiente, ou seja, é exotérmica. No nosso caso,
, que é negativo. Então, concluímos que a reação é exotérmica.
Passo 3
Agora, vamos falar sobre a entropia (
). A entropia é uma medida da desordem do sistema. Se
for positiva, significa que a desordem está aumentando; se for negativa, a desordem está diminuindo. Aqui,
, que é positivo. Logo, a desordem do sistema está aumentando.
Passo 4
Vamos calcular a variação de energia livre de Gibbs (
) usando a fórmula:
Onde:
-
é a variação da energia livre de Gibbs, -
é a variação de entalpia, -
é a temperatura em Kelvin, -
é a variação de entropia.
Substituindo os valores fornecidos:
Antes de calcular, é importante que as unidades estejam consistentes. Vamos converter 43,7 J/K para kJ/K:
Agora, multiplicamos:
Então:
Arredondando, temos
.
Passo 5
Por último, vamos determinar se a reação é espontânea a 298 K. A espontaneidade de uma reação é determinada pelo sinal de
. Se
for negativo, a reação é espontânea; se for positivo, não é espontânea.
No nosso cálculo,
, que é negativo. Portanto, a reação é espontânea a 298 K.
Resposta
a) A reação é exotérmica;
b) Há um aumento da desordem do sistema;
c) ;
d) Sim, a reação é espontânea nessa temperatura.
b) Há um aumento da desordem do sistema;
c)
d) Sim, a reação é espontânea nessa temperatura.