A energia livre de Gibbs padrão de formação de
(s) é
a 298 K . Qual a energia Gibbs para a reação de
(s) quando as pressões parciais do HCl e
(tratados como gases perfeitos) são 3,0 bar, e 4,0 bar, respectivamente? Qual é a direção da reação espontânea nesse caso?
Passo 1
Vamos começar resumindo o que a questão está pedindo. Temos a energia livre de Gibbs padrão de formação do
, que é
a 298 K. Precisamos calcular a energia de Gibbs para a reação:
quando as pressões parciais de HCl e
são 3,0 bar e 4,0 bar, respectivamente. Além disso, vamos determinar em que direção a reação é espontânea. Para isso, vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a equação da energia livre de Gibbs em condições não-padrão.
Passo 2
Primeiro, precisamos lembrar a fórmula para calcular a energia livre de Gibbs em condições não-padrão:
Onde:
-
é a energia livre de Gibbs na condição atual. -
é a energia livre de Gibbs padrão. -
é a constante dos gases, . -
é a temperatura em Kelvin. -
é o quociente de reação, que depende das pressões parciais dos reagentes e produtos.
Passo 3
Vamos identificar o quociente de reação
para a reação dada. A reação é:
Como
é um sólido puro, sua atividade é 1. Portanto, o quociente de reação fica:
Substituindo as pressões parciais fornecidas:
Passo 4
Agora, vamos substituir os valores na equação da energia livre de Gibbs:
Primeiro, vamos converter
para J/mol:
Substituindo
,
e
:
Passo 5
Vamos calcular a segunda parte da equação:
Primeiro, calculamos
:
Agora, multiplicamos:
Passo 6
Agora, somamos os valores para encontrar
:
Convertendo para kJ/mol:
Resposta
A energia livre de Gibbs para a reação nas condições dadas é aproximadamente
. Como
é negativo, a reação é espontânea no sentido da formação de
.