Para determinada reação química,
e
.
a) A reação é exotérmica ou endotérmica?
b) A reação leva ao aumento ou diminuição da desordem no sistema?
c) Calcule
para a reação a 298 K .
d) A reação é espontânea 298K?
a) A reação é exotérmica ou endotérmica?
b) A reação leva ao aumento ou diminuição da desordem no sistema?
c) Calcule
d) A reação é espontânea 298K?
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica! A questão nos dá o ΔH° e o ΔS° de uma reação química e pede para analisar se a reação é exotérmica ou endotérmica, se aumenta ou diminui a desordem do sistema, calcular o ΔG° a 298 K e dizer se a reação é espontânea nessa temperatura. Para isso, vamos usar conceitos de entalpia, entropia e energia livre de Gibbs.
Passo 2
a) A reação é exotérmica ou endotérmica?
A entalpia padrão de reação, ΔH°, nos indica se a reação libera ou absorve calor. Se ΔH° for negativo, a reação é exotérmica (libera calor). Se for positivo, é endotérmica (absorve calor).
Aqui, ΔH° = -19,5 kJ, que é negativo. Então, a reação é exotérmica.
Passo 3
b) A reação leva ao aumento ou diminuição da desordem no sistema?
A entropia padrão de reação, ΔS°, nos mostra a mudança na desordem do sistema. Se ΔS° for positivo, a desordem aumenta. Se for negativo, a desordem diminui.
Aqui, ΔS° = +42,7 J/K, que é positivo. Portanto, a reação leva a um aumento da desordem no sistema.
Passo 4
c) Calcule ΔG° para a reação a 298 K.
A energia livre de Gibbs, ΔG°, pode ser calculada usando a fórmula:
Primeiro, vamos garantir que as unidades estejam compatíveis. ΔH° está em kJ e ΔS° em J/K. Vamos converter ΔH° para J:
Agora, aplicado na fórmula:
Convertendo de volta para kJ:
Arredondando, temos ΔG° ≈ -32,2 kJ.
Passo 5
d) A reação é espontânea a 298 K?
Para saber se uma reação é espontânea, observamos o sinal de ΔG°. Se ΔG° for negativo, a reação é espontânea; se for positivo, não é espontânea.
Aqui, ΔG° = -32,2 kJ, que é negativo. Portanto, a reação é espontânea a 298 K.
Resposta
a) A reação é exotérmica.
b) A reação leva a um aumento da desordem no sistema.
c) ΔG° a 298 K é aproximadamente -32,2 kJ.
d) A reação é espontânea a 298 K.