Qual o sinal da variação de entropia para uma reação química na qual 2 mols de reagentes gasosos são convertidos em 3 mols de produtos gasosos? Justifique e de um exemplo real e similar ao apresentado nesta questão. Inclua na discussão as condições que levam ao aumento de entropia, por exemplo: aumento de volume da amostra, número de arranjos, liberdade rotacional e movimento, diferença de número de mols de gás entre reagentes e produtos.
Passo 1
Beleza, vamos lá! A gente tem um exercício que pergunta sobre o sinal da variação de entropia numa reação química onde 2 mols de reagentes gasosos se transformam em 3 mols de produtos gasosos. A matéria aqui é Termoquímica, mais especificamente sobre Entropia. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é entropia, como ela varia em reações químicas, e quais fatores influenciam essa variação, como o número de mols, arranjos das moléculas, e liberdade de movimento.
Passo 2
Primeiro, vamos falar sobre o que é entropia. Entropia, representada por $ S $, é uma medida da desordem ou aleatoriedade de um sistema. Quando a entropia aumenta, o sistema fica mais desordenado.
Passo 3
Agora, vamos entender a variação de entropia ($ \Delta S $) na reação. A fórmula geral para a variação de entropia é:
Se $ \Delta S $ for positivo, a entropia aumenta; se for negativo, diminui.
Passo 4
Na nossa reação, temos 2 mols de reagentes gasosos que se transformam em 3 mols de produtos gasosos. Um dos fatores que afeta a entropia é o número de partículas (mols) no sistema. Quando aumenta o número de mols de gás, geralmente aumenta a entropia porque há mais partículas se movendo e mais maneiras de arranjar essas partículas.
Passo 5
Vamos considerar também a liberdade de movimento das moléculas. Com mais mols de produto, as moléculas têm mais espaço para se movimentar e rotacionar, o que aumenta a desordem do sistema. Isso contribui para um aumento na entropia.
Passo 6
Além disso, o aumento no volume da amostra pode levar a um aumento na entropia. Com mais mols de gás, o volume ocupado pode aumentar se a temperatura e a pressão forem constantes, permitindo mais arranjos possíveis das moléculas.
Passo 7
Resumindo esses pontos: aumento no número de mols de gás, maior liberdade de movimento, mais arranjos possíveis e possivelmente aumento no volume levam a um aumento na entropia ($ \Delta S > 0 $).
Passo 8
Um exemplo real similar seria a produção de gás oxigênio a partir da decomposição da água em eletrólise:
Aqui, 2 mols de água líquida se transformam em 3 mols de gás (2 de $ H_2 $ e 1 de $ O_2 $), resultando em aumento na entropia.
Resposta
A variação de entropia é positiva ($ \Delta S > 0 $), ou seja, a entropia aumenta na reação onde 2 mols de reagentes gasosos se transformam em 3 mols de produtos gasosos.