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BC 0307

Transformações Químicas

ANDERSON ORZARI RIBEIRO

[email protected] B, 10º andar - Sala 1043

www.andersonorzari.com


BC0307

Prof. Anderson O. Ribeiro

www.andersonorzari.com

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AULA 6 –

Energia Livre de Gibbs

CAPÍTULO 6 e 7 – Peter Atkins, Loretta Jones, Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente,3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.

EXERCÍCIOS: Lista 2, de 2.58 a 2.96

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TRANSFORMAÇÕES QUÍMICAS

1) Quais fatores são determinantes para que uma transformaçãoquímica ocorra espontaneamente?

ENERGIA

LuminosaElétricaQuímicaCalor (ENTALPIA)

ENTROPIA

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ENERGIA INTERNA DO SISTEMA (U):

Capacidade total deste sistema em realizar Trabalho (Trab (w) = Força xDistância) ou transferir Calor (q).

Figuras reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company .

1ª LEI DA TERMODINÂMICA

A variação da energia interna de um sistema é dado por

U = q + w

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Na prática podemos determinar, por exemplo, a variação do Calor após umareação química.

U = q + wC6H12O6(s) + 6 O2(g) 6 CO2(g) + 6 H2O(g)

Como não há trabalho (expansão zero e nem outro tipo de trabalho):

U = q

O calor absorvido ou liberado em uma reação química é conhecido por Entalpia de Reação (Hr )No exemplo, portanto, U = H

H = Hprodutos – Hreagentes

H < 0 (reação exotérmica)

H > 0 (reação endotérmica)

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Questão a ser respondida:

1) Quais fatores são determinantes para que uma transformaçãoquímica ou física ocorra espontaneamente?

ENERGIA ENTROPIA

EntalpiaH = Hprodutos – Hreagentes

H < 0 (reação exotérmica)H > 0 (reação endotérmica)

- Toda reação exotérmica é expontânea e toda reação endortérmica é não-expontânea?

- Podemos afirmar que a “ordem natural das coisas” é a diminuição de energia calorífica do

sistema?

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A ENTROPIA (S)

Figuras e Tabelas reitradas de: Peter Atkins and Loretta Jones, Chemical Principles:The Quest for Insight, 3th Ed, 2004, W. H. Freeman & Company .

2a lei da termodinâmica: em qualquer processo espontâneo, existe sempre umaumento na entropia do universo (Stotal).

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O Sistema como um todo: Stotal = Ssistema + Svizinhança


Questão a ser respondida:1) Quais fatores são determinantes para que uma transformação química ou física

ocorra espontaneamente?

ENERGIA ENTROPIA

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∆ −∆

= ∆

∆ −∆

> (â!)

Se a 2a lei da termodinâmica diz: em qualquer processo espontâneo, existe sempre

um aumento na entropia do universo , então Stotal > 0 para ser expontâneo

O Sistema como um todo

Stotal = Ssistema + Svizinhança

Depende docalor liberadoou retirado davizinhança

∆ = ∆ −∆

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2a lei da termodinâmica: em qualquer processo espontâneo, existe sempre um

aumento na entropia do universo (Stotal).

Energia Livre

( G)

∆ = ∆−∆ ∆ < (â!)

∆ > (ã â!)

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Entropia de uma reação ( S0r ):

É a diferença entre as entropias molares dos produtos e dos reagentes,levando-se em conta os coeficientes estequiométricos.

∆0 =0 −0

Calcule a Entropia Padrão da reação:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

S0r = {2.(192,4)} – {1.(191,6) + 3.(130,7)}S0r = -198,9 J.K-1.mol-1

S0r = -99,45 J.K-1.mol-1


G = H – T. S

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Entalpia de uma reação ( H0r ):

É a diferença entre as entropias molares dos produtos e dos reagentes,levando-se em conta os coeficientes estequiométricos.

G = H – T. S

∆0 = 0 − 0

Calcule a Entalpia Padrão da reação:

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

H0r = {2.(-46,11)} – {1.(0) + 3.(0)}H0r = -92,22 kJ.mol-1

H0r = -46,11 kJ.mol-1

A entalpia de formação das espécies químicas elementarescomo H2, N2, O2 e outros é definida como zero.

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A reação de formação da amônia a partir de N2 e H2 é espontânea a 25oC (298 K)?

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g)

G = H

–

T.

SGm = {-46,11 (kJ.mol-1)} – {298 (K).(-99,45.10-3 kJ.K-1.mol-1)}

Gm = - 16,47 kJ.mol-1 (espontânea!)

250 atm, 450 oC 16.000.000.000 Kg NH3/ano EUA(80% fertilizante)

N2(g) + 3 H2(g) 2 NH3(g) + energia

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Questão a ser respondida

1) Quais fatores são determinantes para que uma transformaçãoquímica ocorra espontaneamente?

∆ = ∆−∆


Lembre-se: uma coisa é uma reação ser espontânea. A outra é a velocidade comque ela ocorre!

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∆ = ∆−∆

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