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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 10.1 - Ex. 17

(a) Calcule a energia livre de Gibbs da reação N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) quando as pressões parciais de N2, H2 e NH3 forem 4,2 bar, 1,8 bar e 21 bar, respectivamente, na temperatura de 400 K. Para essa reação, K = 41 em 400 K. (b) Diga se essa mistura de reação favorece a formação de reagentes, de produtos ou se está no equilíbrio.

Dado: R = 8,3145   J / K ∙ m o l ;

Passo 1

Falaaa... belezinha??

Nessa questão vamos calcular a energia de Gibbs pelo “quociente de reação”:

Q = P N H 3 2 P N 2 P H 2 3  

E daí:

Δ G r = Δ G r 0 + R T ln ⁡ Q

E pra achar a energia livre padrão:

Δ G r 0 = - R T ln ⁡ K

E para saber se favorece a formação de reagentes, de produtos ou se está no equilíbrio a gente compara o Q e o K :

Q < K → formação de produtos

Q > K → formação de reagentes

Q = K → equilíbrio

Passo 2

  1. Calculando o quociente de reação:

    2. Q = P N H 3 2 P N 2 P H 2 3  

    Q = 21 2 4,2 ⋅ 1,8 3

    Q = 18

    E calculando a energia livre padrão:

    Δ G r 0 = - R T ln ⁡ K

    Δ G r 0 = - 8,3145 400 ln ⁡ 21

    Δ G r 0 = - 12350,6 k J m o l

    E finalmente podemos achar o que queremos:

    Δ G r = - 12350,6 + 8,3145 400 ln ⁡ 18

    Δ G r = - 2737 J m o l

    Δ G r = - 2,737 k J m o l

    Ahhh... muito provável que o gabarito esteja com um erro de digitação. =X

  2. Como já calculando o Q = 18 e foi dado o K = 41 , então temos:

Q < K → formação de produtos

Resposta

(a) Δ G r = - 2,737 k J m o l

(b) formação de produtos

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