Suponha que para um dado processo o valor de
é
e que o valor de
é
. 0 processo é espontâneo a
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
.
a)
b)
c)
d)
.
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
a)
b)
c)
d)
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
e
. 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
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de Termodinâmica, especialmente a relação entre entalpia (
), entropia (
) e energia livre de Gibbs (
).
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar a fórmula que relaciona esses três conceitos:
Aqui,
nos diz se o processo é espontâneo (quando
é negativo).
Passo 3
Agora, vamos substituir os valores que foram dados:
-
(converti para Joules para manter as unidades consistentes) -
- Temperatura
Então:
Passo 4
Vamos calcular o segundo termo:
Então:
Passo 5
Como
é positivo (
), 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
.
A entropia (
) está relacionada com a desordem do sistema. Reações que aumentam a desordem são favorecidas pela entropia, ou seja, têm
positivo. Se a reação aumenta a desordem (
), então, segundo a fórmula
, um aumento na temperatura tende a tornar
mais negativo, favorecendo a espontaneidade.
Vamos analisar cada reação:
a)
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 (
). Com o aumento da temperatura, o termo
se torna menos negativo ou mais positivo, o que pode tornar
menos favorável.
b)
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 (
). Com o aumento da temperatura,
se torna mais negativo, tornando
mais favorável.
c)
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 (
). Aumentar a temperatura fará com que
se torne menos negativo ou mais positivo, tornando
menos favorável.
d)
Aqui, um sólido se decompõe em dois sólidos e um gás. A desordem aumenta porque adicionamos uma fase gasosa. Então, a entropia está favorecida (
). Com o aumento da temperatura,
se torna mais negativo, tornando
mais favorável.
Resposta
Resumindo:
-
O processo com
e não é espontâneo a porque é positivo. -
Para as reações:a) Desfavorecida pela entropia. Aumento da temperatura torna
menos favorável. b) Favorecida pela entropia. Aumento da temperatura tornamais favorável. c) Desfavorecida pela entropia. Aumento da temperatura tornamenos favorável. d) Favorecida pela entropia. Aumento da temperatura tornamais favorável.