QUMICA GERAL IITERMODINMICA QUMICA.

Investiga a possibilidade de ocorrncia de uma reao.

Gs Ideal T Const. U=0

P/ T>0C H>0

QUMICA GERAL IITERMODINMICA QUMICA.Tanto na expanso isotrmica de um gs ideal, como na fuso o n de estados energticos acessveis aumentam.

QUMICA GERAL IITERMODINMICA QUMICA.Portanto, podemos concluir que existe alguma outra propriedade que exerce influncia sobre a tendncia espontnea para ocorrncia de um processo.E que essa propriedade est relacionada a ocupao de um maior n de estados energticos acessveis.

A essa propriedade daremos o nome de ENTROPIA (S).

Um sistema em umatemperatura mais altater uma entropia maior. Tbaixa Talta S > 0Em outras palavras,a Entropia aumentacom a temperatura

QUMICA GERAL II2 princpio da termodinmicaEm um sistema isolado a entropia aumenta durante a ocorrncia de qualquer processo espontneo.Ou seja, Sf > Si sempre, em um processo espontneo. Sisol. > 0.

Para um sistema isolado, em equilbrio, Sf = Si ( processo reversvel). Sisol = 0.

Um exemplo de sistema isolado o Universo. Ento, pelo 2 princpio:

Processo espontneo Suniv. = S + Sviz > 0

No equilbrio (proc. Reversvel) Suniv. = S + Sviz. = 0

QUMICA GERAL IIA VARIAO DE ENTROPIAA variao da entropia durante um processo espontneo dada pela equao:

Onde,qrev. a quantidade de calor absorvido ou liberado durante um processo reversvel.

T a temperatura em Kelvin.

A VARIAO DE ENTROPIAQUMICA GERAL IIA entropia uma funo de estado e tem dimenso de energia/ Kelvin ( J K-1).

A variao de entropia Inversamente proporcionala temperatura.

QUMICA GERAL IIA ENTROPIA DE MUDANA DE FASE

Sfus. = Hfus/ Tfus

Svap. = Hvap/ Teb

Mudana de entropia total.

A entropia total que usada como critrio de espontaneidade.

Como qviz. = - q = - H ( P e T const.)QUMICA GERAL II

Entropia total como critrio de espontaneidade.

para qualquer processo em um sistema isolado.

QUMICA GERAL II

QUMICA GERAL IIConcentrando no sistema.

Multiplicando por T:

Definindo a Energia Livre de Gibbs como:

A T e P constante:

Ento,

QUMICA GERAL II

QUMICA GERAL II

PROPRIEDADES TERMODINMICAS E AS REES QUMICASQUMICA GERAL IIPara a determinao das propriedades termodinmicas de reaes qumicas, assumimos a ocorrncia de um processo, onde no estado inicial temos os reagentes e no estado final temos os produtos.

REAGENTES PRODUTOSincio finalDessa forma, por serem funes de estado, a entalpia, a entropia e a a energia livre de Gibbs de uma reao so, respectivamente,Hor = Hototal(produtos) Hototal(reagentes)Sor = Sototal(produtos) - Sototal(reagentes)Gor = Gototal(produtos) - Gototal(reagentes)

Onde, Hototal = nHom ; Sototal = nSom ; Gototal = nGom

Para a reao hipottica: A 2B.Hor = 2 x Hom(B) - Hom(A)Sor = 2 x Som(B) - Som(A)Gor = 2 x Gom(B) - Gom(A)

Definio de estado padro: Presso constante de 1 bar (representada pelo superndice o), com reagentes e produtos puros.Hor Entalpia padro de reaoSor entropia padro de reaoGor energia livre padro de reao.

PROPRIEDADES DA ENTALPIA PADRO DE REAO (Hor)Se refere a reaes nas quais reagentes e produtos se encontram em seus estados puros, sob uma presso de 1 bar.A entalpia padro depende do estado fsico das substncias.A entalpia padro representada pelo superndice o sobre o H. H = - 802 kJ H = - 890 kJ

QUMICA GERAL IIReao de formao e Entalpia padro de formao.Sabendo que o Ho = H(prod.) H(reag.), para a reao:CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l). Podemos escrever:Ho = 2x Hm (H2O(l)) + Hm(CO2(g)) Hm(CH4(g)) 2x Hm(O2(g)) (I)

Dessa forma para calcular a entalpia de reao seria necessrio conhecer as entalpias molares de todas as substncias. Para contornar esse problema foi definida a reao de formao.Um a reao de formao definida como a reao de formao de um mol de substncia a partir de seus elementos em sua forma mais estvel.A entalpia padro de formao ( Hof) o calor liberado ou absorvido durante a reao de formao.Hof uma propriedade intensiva e tem dimenso de energia/mol.

H = Hf = - 277,69 kJ mol-1

QUMICA GERAL IIIsso implica que a Hof de substncias simples e elementos seja igual a zero.

Reao nula

Se o estado e agregao for diferente

Usando a definio de reao de formao podemos mostrar que a entalpia padro de uma reao independe das entalpias molares dos elementos e substncias simples. Dependem apenas dos calores de formao.

Na equao (I) podemos inserir os calores de formao de cada substncia. Os calores de formao podem ser escritos como:

Hf(H2O(l)) = Hm(H2O(l)) Hm(H2(g)) Hm(O2(g) ou

Hm(H2O(l)) = H f(H2O(l) + Hm(H2(g)) + Hm(O2(g)) (1)

QUMICA GERAL II Hf(CO2(g)) = Hm(CO2(g)) - Hm(C(gr)) Hm(O2(g)) ou

Hm(CO2(g)) = Hf(CO2(g)) + Hm(C(gr)) + Hm(O2(g)) (2)

Hf(CH4(g)) = Hm(CH4(g) Hm(C(gr) 2x Hm(H2(g) ou

Hm(CH4(g)) = Hf(CH4(g) + HmC(gr) + 2x Hm(H2(g)) (3)

Hf(O2(g)) = Hm(O2(g)) - Hm(O2(g)) = 0

Substituindo (1), (2) e (3) em (I), obtm-se:

Ho = 2x Hf (H2O(l)) + Hf(CO2(g)) Hf(CH4(g)) 2x Hf(O2(g)).

Generalizando:

Onde n o n de mols da substncia na equao balanceada.QUMICA GERAL II

QUMICA GERAL IIENERGIA LIVRE PADRO DE REAO (Gr)Da mesma forma que a entalpia de reao, a energia livre de reao definida como a diferena entre as energias livres molares padro dos produtos e regentes, levando em considerao os coeficientes estequiomtricos.

Analogamente, a entalpia: Gm = GfPara substncias simples, Gf = 0

QUMICA GERAL II

QUMICA GERAL IIReaes de formao:

6 C(graf) + 3 H2(g) C6H6(l)

H2(g) + I2(s) HI(g)

Ag(s) + Cl2(g) AgCl(s)Gf (kJ mol-1)

ENTROPIA PADRO DE REAO (Sr)QUMICA GERAL IIDa mesma forma que a entalpia de reao, a entropia de reao definida como a diferena entre as entropias molares padro dos produtos e regentes, levando em considerao os coeficientes estequiomtricos.

QUMICA GERAL IIA ENTROPIA MOLAR PADRO (Sm)

Considerando variaes infinitesimais:qrev = dH = CPdT

QUMICA GERAL IIA entropia em uma temperatura T determinada assumindo que no zero absoluto, as molculas esto em repouso total.

Ou seja, todas as molculas esto ocupando o estado energtico mais baixo. Nesse ponto, assume-se que a entropia do sistema zero.

Essa uma forma de enunciar o 3 princpio da Termodinmica.

QUMICA GERAL II

QUMICA GERAL IIConsidere a oxidao do C(gr) a CO2(g).Podemos fazer isso diretamente:

Ou em duas etapas:

Energeticamente notamos que:LEI DE HESS

A soma das energias envolvidas nas etapas individuais de uma reao, igual a energia envolvida na reao total.Equaes termoqumica de etapas individuais podem ser combinada para se obter a equao termoqumica total.Mudana de entalpia totalEntalpiaReagentesProdutosCaminhoalternativo

QUMICA GERAL IILEI DE HESSA queima incompleta da gasolina dada pela reao abaixo:

Calcule a entalpia padro para essa reao usando os dados abaixo:

QUMICA GERAL IILEI DE HESSCalcule a entalpia padro da reao de formao de 1 mol de metanol a partir da queima do metano com oxignio. Dado:

QUMICA GERAL IIENERGIA E COMBUSTIVEISNa combusto carbono convertido em dixido de carbono e hidrognio convertido em gua lquida e nitrognio em gs nitrognio.

QUMICA GERAL IIENERGIA E COMBUSTIVEISQue massa de etanol necessria para aquecer 200 g de gua de 20 C at a ebulio no nvel do mar? A equao termoqumica para a combusto do etanol :

Considere o calor especfico da gua igual a 4,18 J C-1 g-1.