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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. 52

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

Dados:

∆ H f ° :

C O   g :   - 110,53   k J / m o l

C O 2   g :   - 393,51   k J / m o l

Substâncias simples: 0

S m ° :

C O   g :   197,67   J / K ∙ m o l

O 2   g :   205,14   J / K ∙ m o l

C O 2   g :   213,74   J / K ∙ m o l

∆ G f ° :

C O   g :   - 137,17   k J / m o l

C O 2   g :   - 394,36   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 ∙ ( - 393,51 ) + 0 - [ 2 ∙ ( - 110,53 ) + 0 ]

∴ ∆ H r = - 565,96   k J / m o l

Passo 2

Para ∆ S r , teremos:

∆ S r = 2 ∙ 213,74 - [ 2 ∙ 197,67 + 205,14 ]

∴ ∆ S r = - 173,00   J / K ∙ m o l

Passo 3

Para ∆ G r , teremos:

∆ G r = 2 ∙ - 394,36 + 0 - [ 2 ∙ ( - 137,17 ) + 0 ]

∴ ∆ G r = - 514,38   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 = - 565,96 × 10 3 J m o l - T ∙ ( - 173,00 ) J K ∙ m o l

∴ T = 3271   K

Resposta

∴ ∆ H r = - 565,96   k J / m o l

∴ ∆ S r = - 173,00   J / K ∙ m o l

∴ ∆ G r = - 514,38   k J / m o l

∴ T = 3271   K

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