- (2,0 pontos) Assumindo as condições-padrão, determine
para a seguinte reação química usando dois métodos:
c) Essa reação é endotérmica, ou exotérmica? Espontânea ou não?
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. A gente precisa saber se a reação química:
é endotérmica ou exotérmica e se ela é espontânea ou não, considerando as condições-padrão a 298,15 K. Para isso, vamos precisar entender alguns conceitos de termodinâmica, como entalpia ($ \Delta H
\Delta G $).
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que significa uma reação ser endotérmica ou exotérmica. Isso está relacionado à troca de calor com o ambiente:
- Endotérmica: A reação absorve calor do ambiente ($ \Delta H > 0 $).
- Exotérmica: A reação libera calor para o ambiente ($ \Delta H < 0 $).
Então, para saber se a reação é endotérmica ou exotérmica, a gente olha o sinal da variação de entalpia ($ \Delta H $).
Passo 3
Agora, vamos falar sobre espontaneidade. Uma reação ser espontânea significa que ela tende a ocorrer sem a necessidade de intervenção externa. A espontaneidade é determinada pela variação da energia livre de Gibbs ($ \Delta G $):
- Espontânea: $ \Delta G < 0 $
- Não espontânea: $ \Delta G > 0 $
A energia livre de Gibbs relaciona a variação de entalpia ($ \Delta H
\Delta S $) da seguinte maneira:
Onde $ T $ é a temperatura em Kelvin.
Passo 4
Para aplicar isso na nossa reação, precisaríamos dos valores de $ \Delta H $ e $ \Delta S $. Mas como a questão não nos dá esses valores diretamente, podemos inferir algumas informações:
- Produção de HF e O₂: A formação de HF a partir de F₂ e H₂O provavelmente libera energia, indicativo de uma reação exotérmica ($ \Delta H < 0 $).
- Aumento na quantidade de mols de gás: Passamos de 2 mols de F₂ (gás) para 4 mols de HF (gás) e O₂ (gás), aumentando a entropia ($ \Delta S > 0 $).
Com $ \Delta H < 0 $ e $ \Delta S > 0 $, a equação $ \Delta G = \Delta H - T\Delta S $ resulta em $ \Delta G < 0 $, já que ambos os termos contribuem para tornar $ \Delta G $ negativo.
Resposta
A reação é exotérmica e espontânea nas condições-padrão a 298,15 K.