Observe abaixo as reações e os respectivos calores de combustão padrão e entropias padrão absolutas, a
e 1 atm., do grafite e do diamante.
Dados:
e
graf
.
Obs.:
A partir dos dados acima determine:
A variação de energia livre padrão
da transformação C (grafite)
(diamante), a
e
.
Obs.:
A partir dos dados acima determine:
A variação de energia livre padrão
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos um exercício de Termodinâmica que envolve as reações de combustão do grafite e do diamante. O objetivo é encontrar a variação de energia livre padrão (
) para a transformação do grafite em diamante a 25°C e 1 atm. Para resolver isso, vamos precisar usar conceitos de entalpia, entropia e a equação da energia livre de Gibbs. Vamos passo a passo!
Passo 2
Primeiro, vamos entender as reações de combustão fornecidas:
-
Combustão do grafite:
-
Combustão do diamante:
Notamos que a entalpia de combustão do diamante é um pouco mais negativa que a do grafite, indicando que o diamante libera um pouco mais de energia quando queima.
Passo 3
Vamos converter as entalpias de combustão de kcal para J para facilitar os cálculos, já que as entropias estão em J/K·mol e a conversão é
:
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de entalpia para a transformação do grafite em diamante. Isso pode ser feito pela diferença das entalpias de combustão:
Então, a entalpia da transformação é
.
Passo 5
Agora, vamos calcular a variação de entropia (
) para a transformação. Sabemos as entropias padrão dos reagentes:
A variação de entropia para a transformação do grafite para diamante é:
Passo 6
Agora que temos
e
, podemos usar a equação da energia livre de Gibbs para encontrar
:
Onde:
-
é a temperatura em Kelvin. Sabemos que 25°C = 298 K.
Plugando os valores:
(Note que converti
para kJ/K·mol dividindo por 1000)
Passo 7
Calculando a segunda parte da equação:
Então:
Resposta
A variação de energia livre padrão (
) para a transformação de grafite para diamante a 25°C e 1 atm é de aproximadamente
.