Explique em termos das contribuição entálpica e entrópica para a variação da energia livre de Gibbs , as seguintes observações experimentais: o resfriamento que acompanha dissolução espontânea de uréia em água.

Passo 1

Então, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma observação experimental: quando a ureia se dissolve espontaneamente na água, ocorre um resfriamento. Queremos explicar isso usando os conceitos de contribuição entálpica ( ) e entrópica ( ) na variação da energia livre de Gibbs, dada por . Para resolver, vamos precisar entender como a entalpia e a entropia influenciam a espontaneidade e a temperatura envolvida no processo.

Passo 2

Primeiro, sabemos que para um processo ser espontâneo, a variação da energia livre de Gibbs ( ) deve ser negativa. A equação nos mostra que isso pode acontecer de duas maneiras: ou a entalpia ( ) é negativa (processo exotérmico) ou a entropia ( ) é positiva (aumento da desordem), ou ambos.

Passo 3

No caso da dissolução da ureia em água, observamos que há resfriamento, o que indica que o processo está absorvendo calor do ambiente. Isso significa que a entalpia da dissolução ( ) é positiva, ou seja, o processo é endotérmico.

Passo 4

Apesar de a entalpia ser positiva, o processo ainda é espontâneo. Isso só é possível se a contribuição entrópica ( ) for suficientemente positiva para que o termo compense a . Ou seja, a dissolução aumenta a desordem do sistema de tal forma que, multiplicada pela temperatura ( ), supera a energia absorvida.

Passo 5

Então, resumindo: a dissolução espontânea da ureia em água é endotérmica ( ), o que causa o resfriamento observado. Porém, há um aumento na entropia ( ) que, a uma certa temperatura, torna a variação da energia livre de Gibbs ( ) negativa, tornando o processo espontâneo.

Resposta

A dissolução espontânea da ureia em água é um processo endotérmico, absorvendo calor e causando resfriamento ( ). Simultaneamente, há um aumento na desordem do sistema ( ). A contribuição entropica, multiplicada pela temperatura ( ), supera a absorção de energia, resultando em uma variação livre de Gibbs negativa ( ). Assim, mesmo com positivo, o aumento de entropia faz a dissolução ser espontânea.

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