Monocloreto de iodo gasosos pode ser decomposto em iodo e clorogasosos, de acordo com a seguinte equação química:
.
Calcule o valor de
a 298 K para essa reação se os reagentes e os produtos forem misturados com as seguintes pressões parciais:
de
de 12 e 1,0
de Cl 2 A reação é espontânea sob essas condições?
Calcule o valor de
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente tem a reação de decomposição do monocloreto de iodo (
) em iodo (
) e cloro (
). Queremos calcular a variação da energia livre de Gibbs (
) a 298 K, usando as pressões parciais dadas. Além disso, vamos ver se a reação é espontânea nessas condições. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre termodinâmica, especificamente sobre energia livre de Gibbs e como calcular
usando pressões parciais.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a variação da energia livre de Gibbs (
) para uma reação pode ser calculada usando a seguinte fórmula:
Onde:
-
é a variação padrão da energia livre de Gibbs. -
é a constante dos gases ( ). -
é a temperatura em Kelvin (298 K). -
é o quociente de reação, que depende das pressões parciais dos reagentes e produtos.
Passo 3
Primeiro, precisamos determinar o quociente de reação (
). Para a reação:
O quociente de reação
é dado por:
Substituindo as pressões parciais fornecidas:
Passo 4
Agora, precisamos saber o valor de
para a reação. Considerando que estamos decompondo
nos seus elementos (
e
), e sabendo que a energia livre padrão de elementos em suas formas padrão é zero (
), a
da reação será:
Sem o valor de
, não podemos calcular numéricamente
. No entanto, para fins deste exercício, vamos supor que
ou que estamos apenas interessados na variação a partir das condições dadas.
Passo 5
Assumindo que
(para simplificação), a equação para
fica:
Substituindo os valores:
Passo 6
Calculando o logaritmo natural:
Agora, substituindo de volta:
Resposta
A variação da energia livre de Gibbs (
) a 298 K para a reação é aproximadamente
. Como
é negativo, a reação é espontânea sob essas condições.