o combustíveis: transf c0307 b - sqbfsqbf.ufabc.edu.br/disciplinas/bc0307_kmf/aula03.pdf ·...
TRANSCRIPT
cas
es Q
uím
i
P i i i Tó i Ab d d
orm
açõe Principais Tópicos Abordados
Combustíveis:
–Tr
ansf
o Combustíveis:
Termodinâmica vs. Cinética
Variação de energia em um processo de transformação química:
BC
0307
– Variação de energia em um processo de transformação química:
reações endo e exotérmicas, H;
Espontaneidade: S e G;B Espontaneidade: S e G;
Solubilidade
E tâ !
cas
Espontânea!
Mas H e O podem
es Q
uím
i Mas H2 e O2 podemser guardados juntosindefinidamente…
orm
açõe
–Tr
ansf
o
Quais fatores são importantes para que ocorra uma
BC
0307
– Quais fatores são importantes para que ocorra uma transformação química?
B
É possível prever se uma transformação química ocorrerá?
Os fatores que determinam se ocorrerá um processo de transformação são classificados como:
cas CINÉTICOS
es Q
uím
i
ou
Â
orm
açõe TERMODINÂMICOS
–Tr
ansf
o
é diferente de
BC
0307
– é diferente de
(velocidade de (diferença de energia
B transformação) entre início e final do processo de transformação)
GRAFITE, DIAMANTE e FULERENOca
ses
Quí
mi
orm
açõe
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
f ó áB Qual a forma alotrópica de carbono mais estável?
O grafite é a forma alotrópica de carbono mais estável. Do ponto de vista termodinâmico o DIAMANTE TENDE A SE Do ponto de vista termodinâmico, o DIAMANTE TENDE A SE TRANSFORMAR EM GRAFITE. Da mesma maneira, o FULERENO TENDE A SE TRANSFORMAR EM GRAFITE
cas
EM GRAFITE.
es Q
uím
i Por que estes processos não ocorrem?
orm
açõe A CINÉTICA DE TRANSFORMAÇÃO É DESFAVORÁVEL
–Tr
ansf
o É DESFAVORÁVEL.
BC
0307
–
As estruturas rígidas de diamante e fulereno não encontram mobilidade cinética suficiente para que a transformação termodinamicamente favorável ocorraB termodinamicamente favorável ocorra.
QueimaQueima de um de um papelpapel ——ãã d td treaçãoreação produtoproduto--
favorávelfavorável. . E E tambémtambémi ti ti ti t f á lf á l
cas
cineticamentecineticamente favorávelfavorávelumauma vezvez queque a a reaçãoreaçãot ht h i i i di i i d
es Q
uím
i tenhatenha iniciadoiniciado..
DeDe maneiramaneira geralgeral podemospodemos dizerdizer queque umauma
orm
açõe De De maneiramaneira geralgeral, , podemospodemos dizerdizer queque umauma
reaçãoreação exotérmicaexotérmica é é espontâneaespontânea..FeFe OO (s) + 2 Al(s)(s) + 2 Al(s) 2 Fe(s) + Al2 Fe(s) + Al OO (s)(s)
–Tr
ansf
o FeFe22OO33(s) + 2 Al(s) (s) + 2 Al(s) 2 Fe(s) + Al2 Fe(s) + Al22OO33(s)(s)∆H = ∆H = -- 848 kJ848 kJ
BC
0307
–B
MuitosMuitos processosprocessos espontâneosespontâneos sãosãoMuitosMuitos processosprocessos espontâneosespontâneos sãosãoendotérmicosendotérmicos ouou mesmomesmo possuempossuem ∆H = 0.∆H = 0.
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
NHNH44NONO33(s) +(s) + calorcalor NHNH44NONO33((aqaq))
BC
0307
– NHNH44NONO33(s) + (s) + calorcalor NHNH44NONO33((aqaq))
B
Por que NaCl, ácido acético e etanol sãosolúveis em água?solúveis em água?
Porqueca
s
Porquelh t
es Q
uím
i semelhante
orm
açõe
dissolve
–Tr
ansf
o dissolve semelhante
BC
0307
– semelhante
B
cas Podemos dizer que
t d t
es Q
uím
i todos os compostosiônicos são solúveis
orm
açõe iônicos são solúveis
em água?
–Tr
ansf
o em água?
BC
0307
–B
• Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
http://www.youtube.com/watch?v=4wzgHyUwfnU
• Considere o NaCl (soluto) dissolvendo-se em água (solvente):
as ligações de hidrogênio da água têmque ser quebradas
cas
que ser quebradas
es Q
uím
i
o NaCl se dissociaem Na+ e Cl- íons são solvatados
pela água
orm
açõe
pela água
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
formam-se forças íon-dipolo os íons são hidratadosB formam-se forças íon-dipolo os íons são hidratados(quando água é o solvente)
Há t ê f d i f ã d l ã• Há três fases de energia na formação de uma solução:– a separação das moléculas do soluto (Hrede),– a separação das moléculas do solvente (H2) e
cas
ç ( 2)a formação das interações soluto-solvente (H3).
• Definimos a variação de entalpia no processo de dissolução como
es Q
uím
i Definimos a variação de entalpia no processo de dissolução comoHdissol = Hrede + Hhidratação
orm
açõe
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
Energia em processos de dissolução: Entalpia d R d E t l i Hid t ãde Rede e Entalpia Hidratação
cas
Processo de dissolução exotérmico
es Q
uím
i ç
orm
açõe
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
Luciana Almeida Silva, Cláudia Rocha Martins e Jailson Bittencourt de Andrade, Quim. Nova, Vol. 27, No. 6, 1016-1020, 2004.
Energia em processos de dissolução: Entalpia d R d E t l i Hid t ãde Rede e Entalpia Hidratação
cas
es Q
uím
i Processo de dissolução endotérmico
orm
açõe
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
Luciana Almeida Silva, Cláudia Rocha Martins e Jailson Bittencourt de Andrade, Quim. Nova, Vol. 27, No. 6, 1016-1020, 2004.
Portanto:
S i lib d d í
Portanto: ca
s
Se a energia liberada quando os íons se hidratam (energia de hidratação) for maior que
i á i / tí l
es Q
uím
i a energia necessária p/ romper o retículocristalino (energia reticular).
orm
açõe
–Tr
ansf
o
Dissolve
BC
0307
– Dissolve
B
• Exemplos: – O NaOH adicionado à água tem Hdissol = -44,48 kJ/mol.
O NH NO adicionado à água tem H = + 26 4 kJ/mol
cas
– O NH4NO3 adicionado à água tem Hdissol = + 26,4 kJ/mol.
– Se o Hdissol é demasiadamente endotérmico, não haverá
es Q
uím
i dissola formação de uma solução.
Exercício
orm
açõe
1. Determinar se o composto sulfato de lítio é solúvel em água a partir dos valores de sua energia reticular (Hret) e energia de
–Tr
ansf
o g ( ret) ghidratação ( Hhid ). Calcular a entalpia de dissolução (Hdissol) e escrever a equação geral do processo.
BC
0307
–
Li2SO4(s) 2Li+(g)+SO42-(g)
Hret = 2110kJ mol-1
B
2Li+(g)+SO42-(g) 2Li+(aq)+SO4
2-(aq)Hhid = - 2140 kJ mol-1
– NaCl em gasolina: as forças íon-dipolo são fracas, uma vezque a gasolina é apolar. Conseqüentemente, as forças íon-dipolo não são compensadas pela separação de íons.
Água em octano: a água tem ligações de H fortes Não há
cas
– Água em octano: a água tem ligações de H fortes. Não háforças atrativas entre a água e o octano para compensar as ligações de hidrogênio.
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
ExpansãoExpansão de um de um gásgás no no vácuovácuo: é: éti tti t tt h jh jenergeticamenteenergeticamente neutraneutra, , semsem queque hajahaja a a
liberaçãoliberação ouou absorçãoabsorção de de calorcalor ∆H = 0∆H = 0ca
ses
Quí
mi
orm
açõe
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
Suniv = Ssis + Sviz
Para um processo espontâneo: S i > 0;
cas
Para um processo espontâneo: Suniv > 0;
Mas é possível que a entropia de um sistema diminua
es Q
uím
i Mas é possível que a entropia de um sistema diminuadesde que a entropia da vizinhança aumente;
orm
açõe
Para um sistema isolado, Ssis = 0 para um processoreversível (em equilíbrio).
–Tr
ansf
o ( q )
Processos espontâneos resultam na dispersão de
BC
0307
– p pmatéria e energia
B
cas
es Q
uím
ior
maç
õe E se forem 3 moléculas?
1 chance em 8 de as três moléculas permanecerem no frasco original
–Tr
ansf
o
E se forem 10 moléculas?1 chance em 1024 de todas as moléculas permanecerem no frasco
i i l
BC
0307
– original
E se forem n moléculas?
B
(½)n
k é a constante de Boltzmann (~1,38*10-23 J/K)
W representa o no de diferentes maneiras
cas
ppelas quais a energia pode ser distribuídapelos níveis disponíveis.
es Q
uím
i
Di t ib i ã d i
orm
açõe Distribuição de energia em
diferentes estados de energia, como modo de calcular a entropia
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
Entropia máxima quando W tem valor máximo
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
S = qrev/T
cas
es Q
uím
ior
maç
õe
S = qrev/T
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
TODAS AS SUBSTÂNCIAS APRESENTAM VALORES DE ENTROPIA POSITIVOS ACIMA DE 0 K
B
cas
es Q
uím
i
A entropia da água
orm
açõe A entropia da água
líquida é maior que da á ólid ( l ) 0˚ C
–Tr
ansf
o água sólida (gelo) a 0˚ C
SSoo (J/(J/K molK mol))SSoo (J/(J/K molK mol))
BC
0307
– SSoo (J/(J/K•molK•mol))
HH22O(O(liqliq)) 69,9569,95
SSoo (J/(J/K•molK•mol))
HH22O(O(liqliq)) 69,9569,95
B
HH22O(gas)O(gas) 188,8 188,8 HH22O(gas)O(gas) 188,8 188,8
cas
es Q
uím
ior
maç
õe S S aumetaaumetaligeiramenteligeiramente c/ Tc/ T
–Tr
ansf
o
S S aumentaaumentadrasticamentedrasticamente com com aa mudançamudança dede fasefase
BC
0307
– a a mudançamudança de de fasefase
B
cas
es Q
uím
i
S (gases) > S (S (gases) > S (líquidoslíquidos) > S () > S (sólidossólidos))
orm
açõe
S (gases) S (S (gases) S (líquidoslíquidos) S () S (sólidossólidos))
–Tr
ansf
oB
C03
07 – S˚(BrS˚(Br22 liqliq) < S˚(Br) < S˚(Br22 gas)gas)
B
A tA t
cas
AumentoAumento nanacomplexidadecomplexidade molecular molecular
es Q
uím
i
geralmentegeralmente levaleva a um a um aumentoaumento de de S.S.
orm
açõe
au e toau e to dede SS
–Tr
ansf
o
MaisMais maneirasmaneiras dasdas
BC
0307
– MaisMais maneirasmaneiras das das moléculasmoléculas maioresmaiores de de
girargirar sese torcertorcer ee vibrarvibrar nonoB girargirar, se , se torcertorcer e e vibrarvibrar no no espaçoespaço..
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
Ar, CO2 e C3H8 possuem massas molaressemelhantes mas complexidade diferentes
EntropiaEntropia de de sólidosólido iônicoiônico dependedepende de de atraçãoatraçãocoulômbicacoulômbica
cas
coulômbicacoulômbica..
MgMg2+2+ & O& O22-- NaNa++ & F& F--
es Q
uím
i SSoo (J/(J/K•molK•mol))
MgOMgO 26.926.9
SSoo (J/(J/K•molK•mol))
MgOMgO 26.926.9
orm
açõe
NaFNaF 51.551.5NaFNaF 51.551.5
–Tr
ansf
o
EntropiaEntropia usualmenteusualmente aumentaaumenta
BC
0307
–
quandoquando um um líquidolíquido puropuro ouou sólidosólidodissolve dissolve emem um um solventesolvente..
B
Q l t ú d
cas
• Qualquer processo que aumenta o número de moléculas de gás leva a um aumento em entropia.Q d NO( ) O ( ) f NO ( )
es Q
uím
i • Quando NO(g) reage com O2(g) para formar NO2(g), o número total de moléculas de gás diminui e a entropiadiminui
orm
açõe diminui.
–Tr
ansf
oB
C03
07 –
B
∆S∆Soo = = SSoo ((produtosprodutos) ) -- SSoo ((reagentesreagentes))∆S∆Soo = = SSoo ((produtosprodutos) ) -- SSoo ((reagentesreagentes))ca
ses
Quí
mi
orm
açõe
–Tr
ansf
o
2NO(g) + O2(g) 2NO2(g)
BC
0307
–
∆S∆Soo = 2*240J/K*mol = 2*240J/K*mol –– [2*210,8 J/K*mol + 205,1 J/K*mol] [2*210,8 J/K*mol + 205,1 J/K*mol]
B ∆S∆Soo = = -- 146,7 J/K*mol146,7 J/K*mol
Mostre que a dissolução do NaCl é um processo espontâneo.
NaCl(s) NaCl(aq)
cas
Sabendo que SoNaCl(aq) = 115,5 JK-1mol-1; SoNaCl(s) = 72,11 JK-1mol-1Ho
fNaCl(aq) = -407,27 kJmol-1; HofNaCl(s) = -411,12 kJmol-1
es Q
uím
i
Sosis = SoNaCl(aq) - SoNaCl(s)
= (1mol)(115,5 JK-1mol-1) – (1mol)(72,11 JK-1mol-1) = +43,4 JK-1
orm
açõe
( )( , ) ( )( , ) ,
Hosis = Ho
fNaCl(aq) - HofNaCl(s)
(1 l)( 407 27 kJ l 1) (1 l)( 411 12 kJ l 1) +3 85 kJ
–Tr
ansf
o = (1mol)(-407,27 kJmol-1) – (1mol)(-411,12 kJmol-1) = +3,85 kJ
qviz = -Hosis = -3,85kJ
BC
0307
–
Soviz = qviz/T = -3,85kJ/298 K (1000JkJ-1) = -12,9 JK-1
So = So + So = +43 4JK-1 + ( 12 9 JK-1) = 30 5JK-1B Souniv = So
sis + Soviz = +43,4JK-1 + (-12,9 JK-1) = 30,5JK-1
Espontâneo
∆∆SSunivuniv = ∆= ∆SSvizviz + ∆+ ∆SSsissis
cas S + = S sisuniv
THsis
es Q
uím
i
MultiplicandoMultiplicando tudotudo porpor --TT
T
orm
açõe
pp pp--T∆ST∆Sunivuniv = ∆= ∆HHsissis -- T∆ST∆Ssissis
--T∆ST∆S == variaçãovariação nana energiaenergia livrelivre dede
–Tr
ansf
o --T∆ST∆Sunivuniv = = variaçãovariação nana energiaenergia livrelivre de de Gibbs no Gibbs no sistemasistema = ∆= ∆GGsistemasistema
SobSob condiçõescondições padrãopadrão
BC
0307
– Sob Sob condiçõescondições padrãopadrão ——
∆∆GGoosissis == ∆∆HHoo
sissis -- T∆ST∆SoosissisB GG sissis sissis SS sissis
cas Energia livre representa a
á i i di í l
es Q
uím
i máxima energia disponívelpara a realização do
orm
açõe para a realização do
trabalho
–Tr
ansf
o trabalho
BC
0307
–
ENERGIA LIVRE = ENERGIA DISPONÍVEL
B
∆G∆Goo = ∆H= ∆Hoo -- T∆ST∆Sooca
s
Se a Se a reaçãoreação éé•• exotérmicaexotérmica (∆H(∆Ho o < 0< 0)) ((energiaenergia liberadaliberada))
es Q
uím
i exotérmicaexotérmica (∆H(∆H < 0< 0) ) ((energiaenergia liberadaliberada))•• e a e a entropiaentropia aumentaaumenta (∆S(∆So o > 0> 0) ) ((dispersãodispersão dada
é ié i ))
orm
açõe matériamatéria))
•• Então, ∆G∆Goo é NEGATIVONEGATIVO
–Tr
ansf
o ,
R ã é tâ
BC
0307
– Reação é espontânea(produto-favorecida)B (produto-favorecida).
∆G∆Goo = ∆H= ∆Hoo T∆ST∆Soo∆G∆Goo = ∆H= ∆Hoo -- T∆ST∆Sooca
s Se a Se a reaçãoreação éé
es Q
uím
i
•• endotérmicaendotérmica (∆H(∆Hoo >> 00))•• ee aa entropiaentropia diminuidiminui (∆S(∆Soo << 00))
orm
açõe
ee aa entropiaentropia diminuidiminui (∆S(∆S << 00))•• EEntãontão,, ∆G∆Goo seráserá POSITIVOPOSITIVO
–Tr
ansf
o
é â
BC
0307
– Reação não é espontânea(reagente favorecida)B (reagente-favorecida).
∆G∆Goo == ∆H∆Hoo -- T∆ST∆Sooca
s ∆H∆Hoo ∆S∆Soo ∆G∆Goo ReaçãoReação
(( )) tt ( )( ) P dP d f idf id
es Q
uím
i exoexo((––)) aumentoaumento(+)(+) –– ProdProd--favorecidafavorecida
endoendo(+)(+) diminuiçãodiminuição((--)) ++ ReagReag--favorecidafavorecida
orm
açõe exoexo((––)) diminuiçãodiminuição((--)) ?? DependeDepende dede TT
endoendo(+)(+) aumentoaumento(+)(+) ?? DependeDepende dede TT
–Tr
ansf
o endoendo( )( ) aumentoaumento( )( ) ?? DependeDepende dede TT
BC
0307
–B
∆G∆Goo == ∆H∆Hoo -- T∆ST∆Sooca
s DoisDois métodosmétodos p/p/ calcularcalcular ∆G∆Goo
es Q
uím
i
a)a) DetermineDetermine ∆H∆Hoo ee ∆S∆Soo dada reaçãoreação ee useuse nanaequaçãoequação dede GibbsGibbs..
orm
açõe
q çq ç
b)b) UseUse osos valoresvalores tabeladostabelados dede energiaenergia
–Tr
ansf
o
livrelivre dede formaçãoformação,, ∆∆GGffoo..
BC
0307
–
∆∆GGoo ==∆∆GG oo ((produtosprodutos)) ∆∆GG oo ((reagentesreagentes))∆∆GGoo ==∆∆GG oo ((produtosprodutos)) ∆∆GG oo ((reagentesreagentes))B ∆∆GGooreaçãoreação ==∆∆GGff
oo ((produtosprodutos) ) -- ∆∆GGffoo ((reagentesreagentes))∆∆GGoo
reaçãoreação ==∆∆GGffoo ((produtosprodutos) ) -- ∆∆GGff
oo ((reagentesreagentes))
cas
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–
∆∆G˚G˚ff = 0 = 0 parapara o o elementoelemento ouou substânciasubstância simples no simples no estadoestado padrãopadrãoB estadoestado padrãopadrão
ExemploExemplo: : CalculeCalcule o Δo ΔGGooreaçãoreação
CC22HH22(g) + 5/2 O(g) + 5/2 O22(g) (g) 2 CO2 CO22(g) + H(g) + H22O(g)O(g)ca
s
Use as Use as entalpiasentalpias de de formaçãoformação p/ p/ calcularcalcular ∆∆HHooreaçãoreação
∆∆HHooreaçãoreação = = --1255,6 1255,6 kJkJ
es Q
uím
i reaçãoreação ,,Use as Use as entropiasentropias p/ p/ calcularcalcular ∆∆SSoo
reaçãoreação
∆∆SSoo == 9797 33 J/KJ/K ouou 0 09730 0973 kJ/KkJ/K
orm
açõe ∆∆SSoo
reaçãoreação = = --9797,3,3 J/K J/K ouou --0,0973 0,0973 kJ/KkJ/K∆∆GGoo
reaçãoreação == --12551255,,66 kJkJ -- ((298298 K)(K)(--00,,09730973 kJ/KkJ/K))
–Tr
ansf
o == --12261226,,6060 kJkJReaçãoReação éé produtoproduto--favorecidafavorecida apesarapesar dada ∆∆SSoo
reaçãoreação<< 00
BC
0307
– reaçãoreação
ReaçãoReação éé favorecidafavorecida pelapela entalpiaentalpiaB ReaçãoReação éé favorecidafavorecida pelapela entalpiaentalpia
ExemploExemplo: : CalculeCalcule o Δo ΔGGooreaçãoreação
cas
es Q
uím
ior
maç
õe
NHNH44NONO33(s) + (s) + calorcalor NHNH44NONO33((aqaq))
–Tr
ansf
o
A A dissoluçãodissolução do do nitratonitrato de de amônioamônio é é produtoproduto--f idf id ??
44 33 44 33
BC
0307
– favorecidafavorecida? ?
B
É É favorecidafavorecida pelapela entalpiaentalpia ouou entropiaentropia??
ExemploExemplo: : CalculeCalcule o Δo ΔGGooreaçãoreação
NHNH44NONO33(s) +(s) + calorcalor NHNH44NONO33((aqaq))
cas Das Das tabelastabelas encontramosencontramos
NHNH44NONO33(s) + (s) + calorcalor NHNH44NONO33((aqaq))
es Q
uím
i
∆H∆Hoo = += +25,7 25,7 kJkJ∆S∆Soo = += +108 7108 7 J/KJ/K ouou ++0 10870 1087 kJ/KkJ/K
orm
açõe ∆S∆S = += +108,7 108,7 J/K J/K ouou ++0,1087 0,1087 kJ/KkJ/K
∆G∆Goo == ++2525,,77 kJkJ -- ((298298 K)(+K)(+00,,10871087 J/K)J/K)66 77 kJkJ
–Tr
ansf
o == --66,,77 kJkJOO processoprocesso éé produtoproduto--favorecidofavorecido apesarapesar dada
BC
0307
–
∆∆HHoo >> 00..
B
OO processoprocesso éé favorecidofavorecido pelapela entropiaentropia
H < 0 ( té i ) G < 0 Favorável
cas
(exotérmico) G 0
es Q
uím
i
G = H - TS
orm
açõe
–Tr
ansf
o
QuandoFavorável TS > H
BC
0307
– H > 0 (endotérmico)
Desfavorável TS < HB Desfavorável TS < H
ExemploExemplo: : CalculeCalcule o Δo ΔGGooreaçãoreação
∆∆GGooreaçãoreação ==∆∆GGff
oo ((produtosprodutos) ) -- ∆∆GGffoo ((reagentesreagentes))∆∆GGoo
reaçãoreação ==∆∆GGffoo ((produtosprodutos) ) -- ∆∆GGff
oo ((reagentesreagentes))ca
s
C(C(grafitegrafite) + O) + O22(g)(g) COCO22(g)(g)
es Q
uím
i C(C(grafitegrafite) O) O22(g) (g) COCO22(g) (g) ∆∆GGoo
reaçãoreação == ∆∆GGffoo(CO(CO22)) -- [∆[∆GGff
oo((grafgraf)) ++ ∆∆GGffoo(O(O22)])]
∆G∆Goo == 394394 44 kJkJ [[ 00 ++ 00]]
orm
açõe ∆G∆Goo
reaçãoreação == --394394,,44 kJkJ -- [[ 00 ++ 00]]EnergiaEnergia livrelivre dede formaçãoformação dede substânciassubstâncias simplessimples
t dt d d ãd ã éé 00!!
–Tr
ansf
o nono estadoestado padrãopadrão éé 00!!∆G∆Goo
reaçãoreação == --394394,,44 kJkJ
BC
0307
– çç
ReaçãoReação éé produtoproduto--favorecidafavorecida comocomo esperadoesperadoB ReaçãoReação éé produtoproduto favorecidafavorecida comocomo esperadoesperado
2 Fe2 Fe22OO33(s) + 3 C(s)(s) + 3 C(s) 4 Fe(s) + 3 CO4 Fe(s) + 3 CO22(g)(g)
cas
2 Fe2 Fe22OO33(s) + 3 C(s) (s) + 3 C(s) 4 Fe(s) + 3 CO4 Fe(s) + 3 CO22(g)(g)∆∆HHoo
reaçãoreação = += +467,9 467,9 kJkJ ∆∆SSooreaçãoreação = += +560,3 560,3 J/KJ/K
∆∆GGoo ++300 8300 8 kJkJ
es Q
uím
i ∆∆GGooreaçãoreação = += +300,8 300,8 kJkJ
ReaçãoReação éé reagentereagente--favorecidafavorecida a 298 Ka 298 K
orm
açõe
A A qualqual T o ∆T o ∆GGooreaçãoreação passapassa de (+) de (+) parapara ((--), ), ouou sejaseja
–Tr
ansf
o qq reaçãoreação pp ( )( ) pp (( ),), jjse se tornatorna espontâneaespontânea? ?
QuandoQuando ∆∆GGooãã = 0 = ∆H= 0 = ∆Hoo
ãã -- T∆ST∆Sooãã
BC
0307
– QuandoQuando ∆∆GG reaçãoreação 0 ∆H 0 ∆H reaçãoreação T∆ST∆S reaçãoreação
835 1KkJ 467,9HT reação
B 835,1K = kJ/K 0,5603
,=S
= Treação
ç
cas
es Q
uím
i
Zn(s) + H2SO4 (l) ZnSO4(aq) + H2(g)
ddp = + 0 763 V
orm
açõe ddp = + 0,763 V
Cu(s) + HNO3(l) Cu(NO3)2(aq) + H2(g)
–Tr
ansf
o ( ) ( ) ( q) (g)
ddp = - 0,337 V
BC
0307
–B
O O E˚ E˚ tambémtambém estáestárelacionadorelacionado com ∆com ∆G?G? SIM!SIM!
cas
relacionadorelacionado com ∆com ∆G?G? SIM!SIM!
es Q
uím
ior
maç
õe–
Tran
sfo
BC
0307
–B
cas
Michael FaradayMichael Faraday17911791--18671867
es Q
uím
ior
maç
õe
ΔGΔGoo n F n F EEoo
–Tr
ansf
o ΔGΔGoo = = -- n F n F EEoo
BC
0307
–
F = F = ConstanteConstante de Faraday = 9.6485 x 10de Faraday = 9.6485 x 1044 J/J/V•molV•mol; ; ee n é on é o númeronúmero de moles dede moles de elétronselétrons transferidostransferidosB e e n é o n é o númeronúmero de moles de de moles de elétronselétrons transferidostransferidos
Zn(s) + H2SO4 (l) ZnSO4(s) + H2(g)
G FE
cas
G = -nFEG = -2* 9.6485 x 109.6485 x 1044 J/J/V•molV•mol*0,763V*0,763VG = - 147,2 KJ/mol
es Q
uím
i
EEoo > 0 > 0 portantoportanto ∆G∆Go o < 0 < 0
produtoproduto espontâneaespontânea
orm
açõe produtoproduto--
favorecidafavorecidaespontâneaespontânea
–Tr
ansf
o
Cu(s) + HNO3(l) Cu(NO3)2 + H2
G = -2* 9.6485 x 109.6485 x 1044 J/J/V•molV•mol*(*(--0,337V)0,337V)
BC
0307
– (( , ), )G = + 65,0 KJ/mol
EEoo < 0 < 0 portantoportanto ∆G∆Go o > 0 > 0
B
NÃO NÃO espontâneaespontânea
Onde estudar?Onde estudar?1) ATKINS, P., JONES, L., Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, 3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.
2) KOTZ, J. C., TREICHEL Jr., P., Química Geral e Reações Químicas, Vol. 1 e 2, 1 ed., São Paulo:
cas
Thomson Pioneira, 2005.
3) BRADY, J., HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 2, 3 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2003.
es Q
uím
i
4) BROWN, T.L., Le MAY Jr., H.E.; BURSTEN, B.E., Química - a Ciência Central, 9 ed., São Paulo: Pearson, 2005.
orm
açõe 5) BROWN, L. S., HOLME T.A., Química Geral Aplicada à Engenharia, São Paulo: Cengage, 2009.
6) HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., BRADY, J., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 1, 3 ed., Rio de Janeiro: LTC, 2002.
–Tr
ansf
o
7) MAHAN, B.M., MYERS, R.J., Química – um Curso Universitário, 4 ed., São Paulo: Ed. Blücher, 1996.
8) MASTERTON, W.L., Princípios de Química, 6 ed., Rio de Janeiro: LTC, 1990.
BC
0307
–
Conceitos que devem ser estudados: 1a, 2a e 3a Lei da termodinâmica entropia energia livre de GibbsB termodinâmica, entropia, energia livre de Gibbs, espontaneidade de reações, solubilidade.