A origem termodinâmica da constante de equilíbrio está relacionada com a Energia de Gibbs de reação e depende da entropia dos reagentes e produtos, e portanto, da pressão parcial e concentração deles. A expressão abaixo correlaciona a Energia de Gibbs com o quociente de reação, Q. No equilíbrio,
; e não há variação da energia de Gibbs, portanto
.
a) Calcule a Energia de Gibbs de reação para
a
quando a pressão parcial do
e
são 0,13 bar, 0,51 bar e 1,42 bar, respectivamente. e
.
a) Calcule a Energia de Gibbs de reação para
Passo 1
Beleza, vamos entender o que a questão está pedindo. Temos uma reação química:
Estamos a uma temperatura de
e conhecemos as pressões parciais dos reagentes e produtos:
Queremos calcular a Energia de Gibbs de reação (
) nessa condição. Para isso, vamos precisar entender conceitos de termodinâmica, como a Energia de Gibbs padrão e o quociente de reação (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a relação entre a variação da Energia de Gibbs da reação (
), a Energia de Gibbs padrão da reação (
), a temperatura (
), a constante dos gases (
) e o quociente de reação (
):
Aqui:
-
: Energia de Gibbs da reação nas condições atuais. -
: Energia de Gibbs padrão da reação (quando todas as concentrações estão a 1 bar). -
: Constante dos gases ( ). -
: Temperatura em Kelvin. -
: Quociente de reação.
Passo 3
Para encontrar
, precisamos calcular o quociente de reação (
), que é dado pela expressão das pressões parciais dos produtos sobre os reagentes, cada um elevado ao seu coeficiente estequiométrico:
Substituindo os valores fornecidos:
Passo 4
Agora, precisamos da Energia de Gibbs padrão da reação (
). No entanto, a questão não fornece esse valor diretamente. Geralmente,
está relacionado com a constante de equilíbrio (
) pela relação:
Como no equilíbrio,
e
, podemos rearranjar a equação para encontrar
:
Mas como não temos
, vamos assumir que estamos fora do equilíbrio e queremos apenas calcular
com o
encontrado.
Passo 5
Sem o valor de
, não podemos calcular diretamente
. Contudo, se a reação estiver em equilíbrio, então
e
. Se a reação não estiver em equilíbrio, precisaríamos de
para prosseguir.
Mas como a questão pede para calcular
com os dados fornecidos, é provável que assumamos que estamos em condições de equilíbrio ou que
, o que simplifica a equação para:
Vamos prosseguir com esta suposição.
Passo 6
Substituindo os valores na equação:
Primeiro, calculamos
:
Então:
Passo 7
A Energia de Gibbs de reação calculada é aproximadamente
.
Resposta
A Energia de Gibbs de reação para a reação dada nas condições fornecidas é aproximadamente
.