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Espontaneidade de Reação  G,  H e  S Prof. AMARÍLIO

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Espontaneidade de Reação  G,  H e  S Prof. AMARÍLIO - PowerPoint PPT Presentation


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Espontaneidade de Reação  G,  H e  S Prof. AMARÍLIO. ESPONTANEIDADE. Uma reação que ocorre “por si mesma”, sem a interferência de nenhuma força exterior, é chamada de espontânea . Se uma reação é espontânea sob certas condições, a reação inversa não é espontânea nas mesmas condições.

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Presentation Transcript
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ESPONTANEIDADE

Uma reação que ocorre “por si mesma”, sem a interferência de nenhuma força exterior, é chamada de espontânea. Se uma reação é espontânea sob certas condições, a reação inversa não é espontânea nas mesmas condições.

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A variação de entalpia (H)

H =  Hf produtos -  Hf reagentesReação exotérmica: H < 0# a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentesReação endotérmica: H > 0# a entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes.A espontaneidade é dependente da temperatura. A variação da entalpia não é.

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Variação de Entropia (S)

S = S produtos - S reagentes

A entropia de uma substância é uma propriedade característica. Entropia é uma medida do grau de desordem ou da aleatoriedade. As substâncias que estão altamente desordenadas possuem altas entropias.

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Ex:

  • em um cristal, onde os átomos, moléculas ou íons estão fixados em uma posição, a entropia é relativamente baixa.
  • nos gases, onde as partículas adquirem mais liberdade, a entropia é alta.
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Entropias molares padrão de elementos e substâncias

  • A entropia de uma substância tem um valor fixo a uma determinada pressão e temperatura.
  • entropias molares padrão são sempre positivas
  • (Sº > 0) ;
  • os elementos e os compostos têm entropias
  • padrão diferentes de zero;
  • Sºsólidos < Sºliquidos < Sºgases
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Entropias molares padrão de íons em solução

Adota-seSº H+(aq) = 0

  • Ex:
  • CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
  • Sº = Sº CaO(s) +Sº CO2(g) - Sº CaCO3
  • Sº = 39,7 J/K + 213,6 J/K – 92,9 J/K = 160,4 J/K
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2. HCl(g) H+(aq) + Cl-(aq)

Sº = Sº H+(aq)+Sº Cl-(aq)- Sº HCl(g)

Sº = 0 + 55,1 J/K -186,7 J/K = -131,6 J/K

A variação da entropia é praticamente não afetada com o aumento da temperatura. Já quando se varia a pressão de um gás e/ou a concentração de um íon com solução, a variação da entropia é afetada.

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Variação de energia livre (G)

Grandeza concebida por J. Willard Gibbs, afim de associar entalpia e entropia, e chegar a uma única função que pudesse determinar se a reação é espontânea.Para um reação executada a temperatura e pressão constantes (G = G produtos - G reagentes):G < 0, reação espontânea; G = 0, o sistema reativo está em equilíbrio; G > 0, reação não ocorre espontaneamente.

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A relação entreG, H, S

· Equação de Gibbs-Helmholtz:G = H - TS· Variação de energia livre padrão (1 atm, 1M):G0 = H0 - TS0· Energia livre de formação padrão (Gf0)Gf0 =  Gf0produtos - Gf0reagentes

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Fatores que tendem a tornar G < 0

  • Um valor negativo de H: reações exotérmicas tendem a ser espontâneas, visto que contribuem para o valor negativo de G;
  • Valor positivo de S: se a variação da entropia é positivao termo -TS contribuirá negativamente para G .
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Influências da temperatura na espontaneidade de uma reação

Sua influência vai depender dos sinais relativos de H e S.

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Pressão e Concentração

  • A G0 para uma reação é função da pressãodo gás ou da concentração do íon. Ex:
  • CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g, 1 atm)
  • G0 = -26,2 kJ
  • CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g, 20 atm)
  • G0 = 5,4 kJ
  • Sistema em equilibrio: T =H0 / S0
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Termodinâmica

- Primeira lei da termodinâmica: W = Q - U- Segunda lei da termodinâmica: É impossível construir uma máquina, operando em ciclos, que absorva calor a uma temperatura constante e o converta completamente em trabalho.

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Eficiência máxima de uma máquina térmica

  • O calor é absorvido pela máquina a uma temperatura relativamente alta, T2 .
  • Parte do calor é convertido em trabalho mecânico útil.
  • O restante do calor é descarregado pela máquina para o meio ambiente a uma temperatura mais baixa, T1.

T2 – T1

T2

Eficiência máxima =

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A entropia, espontaneidade e o universo

- Processo espontâneo: S sistema + S ambiente > 0- Todos os processos naturais são espontâneos, portanto: Ambiente + Sistema = Universo A entropia do Universo é sempre crescente!

a varia o de energia livre e a termodin mica

- Para um processo ocorrendo a temperatura e

pressão constantes, G0 é uma medida da

máxima quantidade de trabalho útil que pode

ser obtida. CH4(g) + 2 O2(g)  CO2 (g) + 2 H2O(l)

G0 25ºC = -818 kJ

A variação de energia livre e a termodinâmica: