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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 8.1 - Ex. 63

63. Quais dos seguintes compostos tornam-se menos estáveis em relação aos elementos quando a temperatura aumenta: (a) P C l 5 ( g ) ; (b) H C N ( g ) ; (c) N O ( g ) ; (d) S O 2 ( g ) ?

Passo 1

Oi, galerinha! Tudo bom? Para responder essa pergunta, precisamos olhar para variação da energia livre de Gibbs, que é dada por:

∆ G = ∆ H - T ∆ S

Temos que quanto mais negativo é o valor de ∆ G , mais espontânea é a reação.

O enunciado quer saber se os compostos se tornam menos estáveis com aumento da temperatura. Ou seja, vamos ter que olhar para o termo que está multiplicando a temperatura na equação, que é a entropia.

Logo, se temos uma entropia negativa ∆ S < 0 , quanto maior a temperatura, mais positivo será o ∆ G e menos estável a substância.

E se temos uma entropia positiva ∆ S > 0 , quanto maior a temperatura, mais negativo será o ∆ G e menos estável a substância.

Deste modo, para resolver essa questão, vamos calcular as entropias!

Passo 2

A primeira coisa que vamos precisar ver é se a reação é exotérmica ( Δ H < 0 ) ou endotérmica ( Δ H > 0 ). A variação de entalpia de formação de cada composto a gente acha no Apêndice 2a:

Δ H P C l 5 g = - 374,9 k J m o l

Δ H H C N g = + 135,1 k J m o l

Δ H N O g = + 90,25 k J m o l

Δ H S O 2 g = - 296,83 k J m o l

Passo 3

E também vamos precisar olhar o Δ G 0 de cada composto no Apêndice 2A:

Δ G P C l 5 g = - 305,0 k J m o l

Δ G H C N g = + 124,7 k J m o l

Δ G N O g = + 86,55 k J m o l

Δ G S O 2 g = - 300,19 k J m o l

Passo 4

Daí podemos calcular a variação de entropia:

Δ G = Δ H - T Δ S

Ahhhh... mas falta a temperatura, né?? Nem falta... a tabela de onde a gente tirou todos os dados é dos dados termodinâmicos a 25 ° = 298,15   K .

Δ G P C l 5 g = Δ H P C l 5 g - T Δ S P C l 5 g

- 305,0 = - 374,9 - 298,15 Δ S P C l 5 g

Δ S P C l 5 g = - 0,234 k J m o l K

Δ G H C N g = Δ H H C N g - T Δ S H C N g

+ 124,7 = + 135,1 - 298,15 Δ S H C N g

Δ S H C N g = + 0,0349 k J m o l K

Δ G N O g = Δ H N O g - T Δ S N O g

+ 86,55 = + 90,25 - 298,15 Δ S N O g

Δ S N O g = + 0,0124 k J m o l K

Δ G S O 2 g = Δ H S O 2 g - T Δ S S O 2 g

- 300,19 = - 296,83 - 298,15 Δ S S O 2 g

Δ S S O 2 g = + 0,0113 k J m o l K

Passo 5

Lembrando que se temos uma entropia negativa ∆ S < 0 , quanto maior a temperatura, mais positivo será o ∆ G e menos estável a substância.

Pelos cálculos acima, temos que apenas o P C l 5 g possui entropia negativa ( Δ S P C l 5 g = - 0,234 k J m o l K ). Logo se torna menos estável com o aumento da temperatura.

Resposta

P C l 5 g

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