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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 15.1 - Ex. 51

Determine os valores de ∆ H r , ∆ S r e ∆ G r da produção de silício de alta pureza pela reação S i O 2   s + 2   C   s ,   g r a f i t a → S i   s + 2   C O   ( g ) , em 25° C, e estime a temperatura na qual a constante de equilíbrio torna-se menor que 1.

Dados:

∆ H f ° :

S i O 2   s :   - 910,94   k J / m o l

C O   g :   - 110,53   k J / m o l

Substâncias simples: 0

S m ° :

S i O 2   s : 41,84   J / K ∙ m o l

C   s ,   g r a f i t a : 5,740   J / K ∙ m o l

S i   s : 18,3   J / K ∙ m o l

C O   g : 197,67   J / K ∙ m o l

∆ G f ° :

S i O 2   s :   - 856 , 6 4   k J / m o l

C O   g :   - 1 37 , 17   k J / m o l

Substâncias simples: 0

Passo 1

Os valores de ∆ H r , ∆ S r e ∆ G r são determinados pelo somatório dessas propriedades dos produtos, subtraído do somatório das mesmas, dos reagentes.

Para ∆ H r , teremos:

∆ H r = 2 ∙ ( - 110,53 ) + 0 - [ - 910,94 + 0 ]

∴ ∆ H r = 689,88   k J / m o l

Passo 2

Para ∆ S r , teremos:

∆ S r = 18,3 + 2 ∙ 197,67 - [ 41,84 + 2 ∙ 5,740   ]

∴ ∆ S r = 360,32   J / K ∙ m o l

Passo 3

Para ∆ G r , teremos:

∆ G r = 2 ∙ - 137,17 + 0 - [ - 856,64 + 0 ]

∴ ∆ G r = 582,3   k J / m o l

Passo 4

A constante de equilíbrio está intimamente correlacionada ao ∆ G . Quando ∆ G < 0 , a reação é espontânea, e k < 1 . Quando ∆ G > 0 , a reação é não espontânea e K < 1 .

A equação que correlaciona os parâmetros entalpia, entropia e energia livre, aqui trabalhados, é:

∆ G = ∆ H - T ∙ ∆ S

Para acharmos a temperatura (em Kelvin, sempre) que faz K < 1 , assumimos ∆ G = 0 , que é quando a reação está em equilíbrio, e o momento em que K fica entre ser maior ou menor que 1. Para ∆ H e ∆ S usamos os valores aqui determinados. Cuidado com as unidades!

0 = 689,88 × 10 3 J m o l - T ∙ 360,32 J K ∙ m o l

∴ T = 1914   K

Resposta

Ei, a resposta está no passo a passo :)

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