Suponha que para um dado processo o valor de De é 50 kJ mol^-1 e que o valor de De é 120 J K^-1 mol^-1. 0 processo é espontâneo a 25^circ C e porquê?
Preveja, sem a realização de cálculos, se as reações químicas abaixo representadas são favorecidas ou desfavorecidas pela entropia. Preveja também como o aumento da temperatura afetará o valor de De.
a) N2(g)+2 O2(g) 2 NO2(g)
b) 2 C(s)+O2(g) 2 CO(g)
c) CaO(s)+CO2(g) CaCO3(s)
d) 2 NaCl(s) 2 Na(s)+Cl2(g).

Passo 1

Beleza, vamos lá! O exercício que você me enviou tem duas partes principais. A primeira pergunta se um processo é espontâneo a 25°C, dado que De e De. A segunda parte pede para prever, sem cálculos, se determinadas reações químicas são favorecidas ou não pela entropia e como o aumento da temperatura afeta o De. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Termodinâmica, especialmente a relação entre entalpia ( De), entropia ( De) e energia livre de Gibbs ( De).

Passo 2

Primeiro, vamos lembrar a fórmula que relaciona esses três conceitos:
De
Aqui, De nos diz se o processo é espontâneo (quando De é negativo).

Passo 3

Agora, vamos substituir os valores que foram dados:
  • De (converti para Joules para manter as unidades consistentes)
  • De
  • Temperatura T = 25°C = 298 K
Então:
De

Passo 4

Vamos calcular o segundo termo:
298 K times 120 J/(K cdot mol) = 35760 J/mol
Então:
De

Passo 5

Como De é positivo ( 14240 J/mol), isso indica que o processo não é espontâneo a 25°C.

Passo 6

Agora, vamos para a segunda parte do exercício. Queremos prever se as reações são favorecidas ou desfavorecidas pela entropia e como a temperatura afeta o De.
A entropia ( De) está relacionada com a desordem do sistema. Reações que aumentam a desordem são favorecidas pela entropia, ou seja, têm De positivo. Se a reação aumenta a desordem ( De 0), então, segundo a fórmula De, um aumento na temperatura tende a tornar De mais negativo, favorecendo a espontaneidade.
Vamos analisar cada reação:

a) N2(g) + 2 O2(g) 2 NO2(g)

Aqui, temos 3 mols de gás reagindo para formar 2 mols de gás. Isso significa que a desordem diminui porque passamos de mais partículas para menos. Então, a entropia está desfavorecida ( De). Com o aumento da temperatura, o termo -TDe se torna menos negativo ou mais positivo, o que pode tornar De menos favorável.

b) 2 C(s) + O2(g) 2 CO(g)

Aqui, um sólido e um gás reagem para formar dois gases. A desordem aumenta porque há mais moléculas gasosas no produto. Então, a entropia está favorecida ( De 0). Com o aumento da temperatura, -TDe se torna mais negativo, tornando De mais favorável.

c) CaO(s) + CO2(g) CaCO3(s)

Nesta reação, um sólido e um gás reagem para formar um só sólido. A desordem diminui porque passamos de duas fases (sólido e gás) para uma só (sólido). Então, a entropia está desfavorecida ( De). Aumentar a temperatura fará com que -TDe se torne menos negativo ou mais positivo, tornando De menos favorável.

d) 2 NaCl(s) 2 Na(s) + Cl2(g)

Aqui, um sólido se decompõe em dois sólidos e um gás. A desordem aumenta porque adicionamos uma fase gasosa. Então, a entropia está favorecida ( De 0). Com o aumento da temperatura, -TDe se torna mais negativo, tornando De mais favorável.

Resposta

Resumindo:
  1. O processo com De e De não é espontâneo a 25^circ C porque De é positivo.
  2. Para as reações:
    a) Desfavorecida pela entropia. Aumento da temperatura torna De menos favorável.
    b) Favorecida pela entropia. Aumento da temperatura torna De mais favorável.
    c) Desfavorecida pela entropia. Aumento da temperatura torna De menos favorável.
    d) Favorecida pela entropia. Aumento da temperatura torna De mais favorável.

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