1111 –––– EntropiaEntropiaEntropiaEntropia

Para avaliar o “grau de desordem” de um sistema, os cientistas imaginaram uma grandeza denominada usualmente designada por S, tal que: Matematicamente: E vice-versa, Obs.1: Uma transformação é espontânea (isto é, processasem ajuda de energia externa) quando há aumento de entropia. Ex.: Fusão do gelo, evaporação da água e etc.Obs.2: Uma substância, na forma de um cristal perfeito, a zero kelvin, tem entropia igual a zero.

2222 –––– Energia Livre de GibbsEnergia Livre de GibbsEnergia Livre de GibbsEnergia Livre de Gibbs

Como é calculado o trabalho de “pôr as moléculas em ordem”? Todos nós sabemos que para “pôr as coisas em ordem’ – arrumar os móveis numa sala, os livros numa prateleira etc. – “dá trabalho” (“gasta-se energia”). Pois bem, os cientistas calcularam (a dedução é bastante complexa) que para “arrumar” as moléculas gasta-se uma organização” que é igual ao produto da temperatura absoluta pela variação de entropia sofrida pelo sistema Resumindo, temos: - Energia liberada pela reação = ∆H - Energia gasta na organização = T. ∆S - saldo de energia aproveitável = ∆H - T. ∆S Este saldo é denominado ENERGIA LIVRE Livre de Gibbs ou Energia Útil), e é representada por donde: Onde: ∆H = variação de entalpia (P = cte) T. ∆S = energia de organização

Aumento da desordem Aumento de entropia

∆S = Sfinal – Sinicial > 0

Aumento da ordem Diminuição de entropia

∆S = Sfinal – Sinicial < 0

T. ∆S

∆G = ∆H – T. ∆S

Entropia e Energia Livre de Gibbs

Para avaliar o “grau de desordem” de um sistema, os cientistas imaginaram uma grandeza denominada ENTROPIA,

Uma transformação é espontânea (isto é, processa-se sem ajuda de energia externa) quando há aumento de entropia. Ex.: Fusão do gelo, evaporação da água e etc.

Uma substância, na forma de um cristal perfeito, a zero

Energia Livre de GibbsEnergia Livre de GibbsEnergia Livre de GibbsEnergia Livre de Gibbs Como é calculado o trabalho de “pôr as moléculas

em ordem”? Todos nós sabemos que para “pôr as coisas em arrumar os móveis numa sala, os livros numa

energia”). Pois bem, os cientistas calcularam (a dedução é bastante complexa) que

se uma “energia de igual ao produto da temperatura

absoluta pela variação de entropia sofrida pelo sistema:

ENERGIA LIVRE (ou Energia ), e é representada por ∆G;

∆G = variação de energia livre; ela representa a energia máxima que o sistema pode liberar em forma de trabalho útil. Resumindo: a variação da energia livre (critério para traduzir a espontaneidade ou não de um processo físico ou químico: a) Quando ∆G > 0 → processo não espontâneoSó com ajuda de energia externa, conseguiestado final do processo. b) Quando ∆G = 0 → sistema em equilíbrioprocesso não “evolui” (não “caminha”)c) Quando ∆G < 0 → (Irreversível), pois, o sistema libera energia, de modo que as moléculas finais ficarão num nível energético mais baixo eDe um modo geral, quanto menor o ∆G, mais “fácil” será a reação e mais estáveis serão as moléculas finais formadas. O ideal para uma transformação química seria conseguir diminuir a entalpia e concomitantemente aumentar a entropia, o que nem sempre é possível. Nesta situação o sistema tenta conseguir a maior estabilidade possível, ou seja, a menor energia livre de Gibbs.

3 3 3 3 –––– Vamos Vamos Vamos Vamos executarexecutarexecutarexecutar

1.1.1.1. Calcule a variação de entropia (H2(g) + I2(g) → 2HI(g) a 25ºC, sabendo que, nesta temperatura, as entropias-padrão são:H2(g) : 31 cal/K.mol - I2(g) : 27 cal/K.mol

2.2.2.2. (UFBA) Para uma reação sabee ∆S = 80 cal/K.mol. Qual o ∆G dessa rea

3. 3. 3. 3. Calcule o ∆S da reação: PClsendo dados o valor do ∆H = 22 kCal/mol e ∆G = 9 Kcal/mol.

4.4.4.4. (Fei-SP) Determinar a espontaneidade da reação: C2H2 + 2H2 → C2H6

À temperatura de 100ºC. Dados:∆HC2H2 = 54 kcal/mol; ∆SH2 = 31 cal/K.mol; ∆SC2H2 = 48 cal/K.mol; Obs.: os valores de ∆H são entalpias de formação e os são entropias-padrão.

5555.... (MACKENZIE-SP) Considerando os sinais de tabela:

Processo 1 2 3 4

Os processos decisivamente espontâneos e os possivelmente espontâneos, a pressão e temperatura constarespectivamente: a) 1; 2; b) 2c) 3; 1 e 2; d) 4; 1;

Aumento de entropia

Diminuição de entropia

Entropia e Energia Livre de Gibbs

ção de energia livre; ela representa a energia máxima que o sistema pode liberar em forma de

variação da energia livre (∆G) é o melhor critério para traduzir a espontaneidade ou não de um processo

processo não espontâneo Só com ajuda de energia externa, consegui-se chegar ao

sistema em equilíbrio, isto é, o processo não “evolui” (não “caminha”)

processo é espontâneo , pois, o sistema libera energia, de moléculas finais ficarão num nível

energético mais baixo e, portanto mais estável. De um modo geral, quanto menor o ∆G, mais “fácil” será a reação e mais estáveis serão as moléculas finais formadas. O ideal para uma transformação química seria conseguir diminuir a entalpia e concomitantemente aumentar a

que nem sempre é possível. Nesta situação o sistema tenta conseguir a maior estabilidade possível, ou seja, a menor energia

executarexecutarexecutarexecutar???? Calcule a variação de entropia (∆S) da reação:

a 25ºC, sabendo que, nesta padrão são: 27 cal/K.mol - HI(g) : 49 cal/K.mol.

(UFBA) Para uma reação sabe-se que ∆H = 20 kcal/mol e ∆S = 80 cal/K.mol. Qual o ∆G dessa reação a 1000K?

ção: PCl5 → PCl3 + Cl2, a 27ºC, ∆H = 22 kCal/mol e ∆G = 9

SP) Determinar a espontaneidade da reação:

À temperatura de 100ºC. Dados: ∆HC2H6 = -20 kcal/mol ∆SC2H6 = 54 cal/K.mol

ão entalpias de formação e os ∆S

SP) Considerando os sinais de ∆H e ∆S da

∆H ∆S - + + - - - + +

Os processos decisivamente espontâneos e os possivelmente espontâneos, a pressão e temperatura constantes, são,

b) 2 e 3; 4; d) 4; 1; e) 1; 3 e 4;

6666.... Acima de que temperatura a reação 1/2I2 + 1/2Cl2 → ICl, torna-se espontânea? Dados: ∆H = 10 kcal/mol; ∆S = 20 cal/K.mol

7777.... (FEI) Para uma dada reação sabe-se que ∆H =

20 kcal/mol e ∆S = 80 cal/mol.k. Qual o ∆G dessa reação a 1.000 K?

a) ∆H = 80 kcal/mol

b) ∆H = 30 kcal/mol

c) ∆H = 60 kcal/mol

d) ∆H = 120 kcal/mol

e) ∆H = 90 kcal/mol

8888.... (OSEC) Analise as afirmativas abaixo:

I. Entalpia (H) pode ser conceituada como a energia global de um sistema.

II. Uma reação exotérmica apresenta ∆ H positivo. III.O calor de reação de um processo químico será

dado por ∆H.

a) as afirmativas I e III são corretas. b) as afirmativas I e II são corretas c) somente I é correta d) somente II é correta e) somente III é correta

9999.... (OSEC) Considerando-se a transformação

isotérmica N2O(g) → N2(g) + O2(g) a 25°C e

sabendo-se que a variação de entalpia (∆H) é –19,5

kcal/mol e que a variação de entropia (∆S) é 18

cal/grau . mol, podemos afirmar que a variação de

energia livre (∆G) do sistema é: a) +38,50 kcal e espontâneo b) +19,25 kcal e espontâneo c)–19,25 kcal e não espontâneo d) +24,86 kcal e não espontâneo e)–24,86 kcal e espontâneo

11110000. (FEPA) Uma reação química apresentou, a 27 graus Celsius, uma variação de entalpia igual a -224,52 kcal e uma variação de entropia igual a 1,5 cal/K. A variação de energia livre de Gibbs para esta reação é: a) ∆G = -674,52 cal b) ∆G = -674,52 cal c) ∆G = -224,97 kcal d) ∆G = -224,97 cal e) ∆G = 674,52 kcal

11111111.... (PUC – MG) Os ∆Gf0 (= energia livre de

formação) da glicose e etanol em solução aquosa são –219,20 e –43,40 Kcal/mol, respectivamente, e

o ∆Gf0 do dióxido de carbono gasoso é –94,30

Kcal/mol. A 25°C, o ∆G0 em Kcal/mol da reação:

Glicose → 2 etanol + 2 CO2 é:

a) 56,20 b)–56,20 c) 81,50 d)–81,50 e) 494,60

11112222.... (FEI) Motivo(s) que às altas temperaturas, as reações químicas tendem a ser espontâneas:

I) A espontaneidade de uma transformação está relacionada com a variação de entalpia e energia de organização (T∆S) que dão valor da variação de energia livre (∆G). ∆G = ∆H – T ∆S II) À altas temperaturas a entropia (S) dos sistemas aumenta bastante, e, o valor de T∆ S adquire valor alto e positivo dando ∆G negativo. III) Devemos lembrar também que altas temperaturas aumentam a Energia Cinética das moléculas, favorecendo a espontaneidade. a) I, II e III estão corretas b) I e III estão corretas c) II e III estão corretas d) Somente I está correta

11113333.... (FEI) Determinar a espontaneidade da reação

C2H2 + 2H2 → C2H6 à temperatura de 100°C.

Dados: ΔHC2H2 = 54,2 Kcal/mol

ΔSH2 = 31,2 cal/K mol

ΔSC2H2 = 48,0 cal/K mol

ΔHC2H6 = -20,2 Kcal/mol

ΔSC2H6 = 54,8 cal/K mol

a) ∆G = -57.300 cal e a reação é espontânea

b) ∆G = -57.300 cal e a reação não é espontânea

c) ∆G = -53.700 cal e a reação é espontânea

d) ∆G = -53.700 cal e a reação não é espontânea

11114444.... (PUC) Considerando a reação dada pela equação H2(g) + I2(g) e sabendo que as entropias-padrão, nas condições da reação são: - para o H2(g): 31,2 cal/K . mol - para o I2(g): 27,9 cal/K . mol - para o HI(g): 49,3 cal/K . mol Podemos concluir que a variação de entropia na reação dada, por mol de HI formado, em cal/K . mol, é igual a: a) +108,4 b)–4,9 c)–9,8 d) +39,5 e) +19,7

11115555.... (Udesc) Sabendo-se que na reação C(grafite) + 2 H2(g) → CH4(g) ∆H < 0 e ∆S < 0 podemos afirmar que essa reação: a) é espontânea, no caso de | ∆H | < | T ⋅ ∆S |. b) é espontânea a qualquer temperatura. c) é espontânea, no caso de | ∆H | > | T ⋅ ∆S |. d) é não-espontânea em qualquer temperatura. e) está em equilíbrio em qualquer temperatura. 11116666.... (UFSC) A termodinâmica propõe para o cálculo de ∆G a equação ∆G = ∆H – T. ∆S, válida para pressões e temperatura constantes. Em relação ao processo: H2O(l) → H2O(v), temos ∆H = 9713 cal/mol (1 atm) e ∆S = 26,04 cal/K.mol (1atm). Determine a temperatura, em graus Celsius, a partir da qual a vaporização da água é espontânea nas condições ambientes (K = ºC + 273).