Existem reações com energia livre de Gibbs positivas. Como proceder para tornar o sistema com essa reação espontânea? ^12

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado fala sobre reações químicas que têm uma energia livre de Gibbs positiva. Isso significa que, nessas reações, a energia livre ($ \Delta G $) é maior que zero, e elas não são espontâneas. Nosso objetivo aqui é descobrir como podemos fazer com que essa reação que não é espontânea passe a ser espontânea. Para resolver isso, vamos precisar entender o conceito de energia livre de Gibbs e como ela está relacionada à temperatura e à entropia da reação.

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar da fórmula da energia livre de Gibbs:
De
Aqui, $ \Delta G $ é a variação da energia livre, $ \Delta H $ é a variação de entalpia (ou calor envolvido na reação), $ T $ é a temperatura em Kelvin, e $ \Delta S $ é a variação de entropia (ou a mudança na desordem do sistema).

Passo 3

Sabemos que para uma reação ser espontânea, $ \Delta G $ precisa ser negativo ($ \Delta G < 0 $). Dado que a reação atual tem $ \Delta G > 0 $, precisamos encontrar uma maneira de fazer com que $ \Delta G $ se torne negativo.

Passo 4

Olha só, na fórmula, podemos ver que $ \Delta G $ depende de dois termos: $ \Delta H $ e $ T\Delta S $. Se quisermos que $ \Delta G $ seja negativo, uma das estratégias é aumentar o termo $ T\Delta S $ de forma que ele seja maior que $ \Delta H $.

Passo 5

Para aumentar $ T\Delta S $, a maneira mais direta é aumentar a temperatura $ T $. Ao aumentar a temperatura, o produto $ T\Delta S $ também aumenta, o que pode tornar $ \Delta G $ negativo se $ T\Delta S $ superar $ \Delta H $.

Passo 6

É importante notar que isso funciona bem se $ \Delta S $ for positivo, ou seja, se a entropia da reação aumentar. Se $ \Delta S $ for negativo, aumentar a temperatura poderia, na verdade, tornar $ \Delta G $ ainda mais positivo, então essa estratégia só funciona quando há um aumento na desordem do sistema.

Passo 7

Portanto, para fazer a reação que atualmente tem $ \Delta G > 0 $ se tornar espontânea ($ \Delta G < 0 $), você pode aumentar a temperatura do sistema, desde que a reação tenha uma $ \Delta S $ positiva.

Resposta

Para tornar uma reação com energia livre de Gibbs positiva espontânea, deve-se aumentar a temperatura do sistema, de modo que o termo $ T\Delta S $ supere $ \Delta H $, resultando em $ \Delta G < 0 $.

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