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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. 124e

As reações entre os gases na atmosfera não estão em equilíbrio, mas para conhece-las em profundidade, precisamos estudar suas velocidades e seu comportamento sob condições de equilíbrio.

  1. A dependência da constante de equilíbrio com a temperatura da reação

N 2 + O 2   ↔ 2 N O

que dá uma contribuição importante para a concentração de óxidos de nitrogênio na atmosfera, pode ser expresso como ln ⁡ K =   2,5 - 21700   K T . Qual é a entalpia padrão da reação direta a 298 K? Esta reação avançará mais nas temperaturas muito baixas da estratosfera ou nas temperaturas elevadas de um motor de combustão interna?

Passo 1

Vamos pra próximaaa !!

Para achar a entalpia nós podemos usar a equação:

∆ G 0 = ∆ H 0 + T ∆ S 0

Para achar a energia livre de Gibbs padrão nós podemos usar a equação:

∆ G 0 = - R T . ln ⁡ K

Lembrando que:

R = 8,314 J m o l . K

T = 298   K

Agora só precisamos calcular a constante do equilíbrio ! Mas o problema já nos disse que:

ln ⁡ K =   2,5 - 21700   K T

Então:

ln ⁡ K =   2,5 - 21700   K 298   K = - 70,3

Para obter K:

K = 2,89 × 10 - 31

Substituindo:

∆ G 0 = - 8,314 J m o l . K 298   K . ln ⁡ 2,89 × 10 - 31 = - 1,74 × 10 5 J m o l

Transformando:

∆ G 0 = - 1,74 × 10 5 J m o l × 1   k J 10 3   J = - 174 k J m o l

Ainda precisamos da entropia, certo?

Passo 2

Usando a lei de Hess:

∆ S 0 = ∑ m S p r o d u t o s 0 - ∑ n S r e a g e n t e s 0

Substituindo o que nós nossa equação ficará assim:

∆ S 0 = 2 S N O 0 - S O 2 0 + S N 2 0

Olhando o Apêndice 2A:

S N O 0 = 210,61   J m o l . K

S O 2 0 = 205,14 J m o l . K

S N 2 0 = 191,61 J m o l . K

Substituindo:

∆ S 0 = 3 210,61   J m o l . K - 205,14 J m o l . K + 191,61 J m o l . K = 235,08 J m o l . K

Passo 3

Substituindo para achar a entalpia:

- 1,74 × 10 5 J m o l = ∆ H 0 + ( 298   K ) 235,08 J m o l . K

Então:

∆ H 0 = - 244 × 10 3 J m o l

Transformando:

∆ H 0 = - 244 k J m o l

Agora vamos para a última questão aqui.

Passo 4

E qual é a última pergunta?

A reação avançará mais nas temperaturas muito baixas da estratosfera ou nas temperaturas elevadas de um motor de combustão interna?

Quanto maior a temperatura, maior será o termo 2,5 - 21700   K T e, consequentemente, maior será a constante no equilíbrio.

Se a constante do equilíbrio, K, é maior, nós teremos mais produtos sendo formados do reagentes.

E o que isso nos diz?

Que a reação irá avançar mais em altas temperatura, ou seja, no motor a combustão interna!

Terminamos mais uma letrinhaa!!

Resposta

∆ H 0 = - 244 k J m o l ;

Motor a Combustão Interna.

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