Explique em termos das contribuição entálpica
e entrópica
para a variação da energia livre de Gibbs
, as seguintes observações experimentais: a baixa solubilidade de moléculas apolares em água.
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado pede para a gente explicar por que moléculas apolares têm baixa solubilidade em água, usando os conceitos de contribuição entálpica (
) e entrópica (
) na variação da energia livre de Gibbs, que é dada por
. A gente vai precisar entender o que cada termo significa e como eles influenciam a solubilidade.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre a entalpia (
). Entalpia é basicamente a quantidade de energia envolvida nas interações entre as moléculas. Quando moléculas apolares tentam se dissolver em água, que é polar, elas não interagem bem com as moléculas de água. Isso significa que a formação de interações entre a água e as moléculas apolares não libera energia, ou até mesmo pode exigir energia. Então,
é positivo ou pouco favorável.
Passo 3
Agora, sobre a entropia (
). Entropia é uma medida da desordem ou da aleatoriedade no sistema. Quando moléculas apolares são adicionadas à água, as moléculas de água precisam se reorganizar para acomodar essas moléculas, formando estruturas mais ordenadas ao redor delas. Isso diminui a entropia, ou seja,
é negativo porque o sistema fica mais ordenado.
Passo 4
Com esses dois fatores, vamos olhar para a equação da energia livre de Gibbs:
. Aqui,
positivo e
também positivo (já que
é negativo) resultam em um
positivo. Quando
é positivo, a reação ou o processo não é espontâneo. Isso significa que a dissolução das moléculas apolares na água não é favorecida termodinamicamente.
Resposta
Então, a baixa solubilidade de moléculas apolares em água ocorre porque a variação da energia livre de Gibbs (
) é positiva, já que as interações entálpicas desfavoráveis e a diminuição da entropia tornam a dissolução termodinamicamente não favorável.