Sabendo-se que as entropias-padrão das reações de formação, a , do são iguais a e , respectivamente, calcule a entropia-padrão da seguinte reação, a . Sejam os dados: ; Cp O2(g)=29,36 J / molK ; Cp H2 O(l)=75,29 J / molK ; Cp SO2(g)=38,87 J / molK R : De.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica química juntos! A questão nos dá as entropias-padrão de formação de algumas substâncias a 25°C e nos pede para calcular a entropia-padrão da reação a 97°C. Para isso, vamos precisar entender como a entropia muda com a temperatura, usando as capacidades caloríficas (Cp) fornecidas.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a entropia de uma reação pode ser calculada usando as entropias-padrão dos produtos e dos reagentes. A fórmula básica é:
Mas, como a temperatura está mudando de 25°C para 97°C, precisamos ajustar as entropias-padrão para a nova temperatura usando a capacidade calorífica.
Passo 3
Vamos converter as temperaturas de Celsius para Kelvin, já que as fórmulas de termodinâmica usam Kelvin:
25°C = 298 K 97°C = 370 K
Passo 4
Agora, vamos calcular a variação de entropia para cada substância devido ao aumento de temperatura. A fórmula para ajustar a entropia com a temperatura é:
De
Para simplificar, vamos usar a aproxima�o:
De
Passo 5
Vamos calcular essa variação para cada substância envolvida na reação:
Para H₂S(g):
De₂
Para O₂(g):
De₂
Para H₂O(l):
De₂
Para SO₂(g):
De₂
Passo 6
Calculando os logaritmos:
ln(370298) approx ln(1,242) approx 0,216
Agora, multiplicamos esse valor pela capacidade calorífica de cada substância:
Para H₂S(g):
De₂
Para O₂(g):
De₂
Para H₂O(l):
De₂
Para SO₂(g):
De₂
Passo 7
Agora, ajustamos as entropias-padrão dos reagentes e produtos para 97°C somando as variações calculadas:
S^circO₂(370 K) = 0 , (O₂(puro) tem entropia-padrão de referência, normalmente 205 J/mol K a 298 K, mas não foi fornecida Vamos assumir que a variação é suficiente) ₂₂ãêãçãé
Agora, aplicamos a fórmula da entropia da reação usando as entropias ajustadas:
De₂₂₂₂
Substituindo os valores:
De₂
Passo 9
Vamos calcular sem o valor de Sº_O2, já que não foi fornecido. Considerando que a entropia padrão do O₂(g) a 298 K é aproximadamente 205 J/mol K, assumimos que a variação é similar: