As reações abaixo mostram o processo de dissolução de dois sais em água:
a) como podemos classificar as reações com relação a espontaneidade do processo de dissolução e com base na variação de entalpia?
b) Qual dos processos contribuem para um maior aumento de entropia do sistema? Por quê?
b) Qual dos processos contribuem para um maior aumento de entropia do sistema? Por quê?
Passo 1
Beleza, vamos começar entendendo o que a questão está pedindo. Temos duas reações de dissolução de sais em água, com variações de entalpia (ΔH). A primeira parte (a) quer que a gente classifique essas reações quanto à espontaneidade e com base na variação de entalpia. A segunda parte (b) pergunta qual dos processos aumenta mais a entropia do sistema e o porquê. Para resolver isso, vamos precisar entender conceitos de entalpia, espontaneidade e entropia na termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre entalpia. A entalpia (ΔH) é uma medida de energia envolvida em uma reação química. Se ΔH é positivo, a reação é endotérmica, ou seja, absorve energia do ambiente. Se ΔH é negativo, a reação é exotérmica, liberando energia.
Passo 3
Agora, sobre espontaneidade. Uma reação espontânea é aquela que ocorre sem necessidade de fornecer energia externa. A espontaneidade depende da variação de entalpia (ΔH) e da variação de entropia (ΔS) do sistema, através da equação de Gibbs:
Onde:
-
negativo indica reação espontânea. -
é a temperatura em Kelvin.
Então, para uma reação ser espontânea, a combinação de ΔH e ΔS deve resultar em ΔG negativo.
Passo 4
Vamos analisar a primeira reação:
Aqui, ΔH é positivo (+14.8 kJ), indicando que a reação é endotérmica.
A segunda reação:
ΔH é negativo (-82.9 kJ), então essa reação é exotérmica.
Passo 5
Para a parte a, classificando quanto à espontaneidade:
- NH₄Cl: Como é endotérmica (ΔH positivo), precisa de um aumento suficiente na entropia (ΔS positivo) para que ΔG seja negativo e a reação seja espontânea.
- CaCl₂: Sendo exotérmica (ΔH negativo), já contribui para ΔG negativo, favorecendo a espontaneidade, mesmo que o aumento de entropia seja menor comparado ao NH₄Cl.
Passo 6
Agora, para a parte b, sobre o aumento de entropia:
A entropia mede a desordem do sistema. Quanto mais partículas resultantes na solução, maior o aumento de entropia.
A entropia mede a desordem do sistema. Quanto mais partículas resultantes na solução, maior o aumento de entropia.
- NH₄Cl se dissocia em 2 íons: NH₄⁺ e Cl⁻.
- CaCl₂ se dissocia em 3 íons: Ca²⁺ e 2 Cl⁻.
Portanto, a dissolução de CaCl₂ resulta em mais partículas, aumentando mais a entropia do sistema.
Resposta
a) A reação de dissolução do NH₄Cl é endotérmica (ΔH positivo) e pode ser espontânea se houver aumento suficiente na entropia. Já a dissolução do CaCl₂ é exotérmica (ΔH negativo) e espontânea devido à liberação de energia.
b) O processo de dissolução do CaCl₂ contribui para um maior aumento de entropia, pois sua dissociação resulta em mais íons na solução, aumentando a desordem do sistema.
b) O processo de dissolução do CaCl₂ contribui para um maior aumento de entropia, pois sua dissociação resulta em mais íons na solução, aumentando a desordem do sistema.