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 .

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 .

Exercícios relacionados

Dados para o equilíbrio foram obtidos para a reação em um solvente orgânico a . As concentrações iniciais dos reagentes e a concentração de no equilíbrio foram as seguintes:



Calcule a constante de equilíbrio K e a energia de Gibbs padrão da reação na temperatura de .
Supondo que um trabalho de é realizado por um sistema na sua vizinhança enquanto são removidos 70,000 cal de calor do sistema. Calcule o trabalho, o calor e variação de energia interna no sistema.
a) a entropia é zero para substâncias simples sob condições padrão.
b) a entropia é uma função de estado.
c) uma variação positiva na entropia denota uma mudança para uma desordem maior.
d) os valores da entropia são maiores ou iguais a zero.
e) a entropia de uma substância na fase gasosa é maior do que em fase sólida.
Espécie
186.3
205.1
213.7
188.8