BCL Transformações Químicas

BCL0307-15

Transformações Químicas

ANDERSON ORZARI RIBEIRO

[email protected]

Bloco B, 10º andar - Sala 1043

AULA 7 – Entropia, Entalpia, 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: 6.1 a 6.12; 7.1 a 7.7

BCL0307-15

Átomos/Íons Molécula “ Aglomerados” Ligação química

r

r

r

Átomos/Íons Molécula “ Aglomerados”

Reação

Questão a ser respondida:

1) Quais fatores são determinantes para que uma transformação

química ou física ocorra espontaneamente?

ENERGIA

ENTROPIA

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

- Podemos afirmar que o “caminho espontâneo das transformações” é a diminuição de energia térmica do sistema?

A ENTROPIA (S)

Microestados possíveis (W)

S =  . ln W

 = 1.346×10−23_J/K

https://saylordotorg.github.io/text_general-chemistry-principles-patterns-and-applications-v1.0/s22-04-entropy-changes-and-the-third-.html

∆𝑆

= 𝑛𝑆

𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝑆

𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

VARIAÇÃO DA ENTROPIA (

S)

A ENTROPIA (S)

Microestados possíveis (W)

Consequência da 2

_{lei da termodinâmica:}

_em

qualquer processo espontâneo, existe sempre

um aumento na entropia do universo (S

).

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

Consequência da 2

_{lei da termodinâmica:}

_{em qualquer processo espontâneo,}

existe sempre um aumento na entropia do universo (S

).

S

=

S

+

S

S

=

S

+

S

S

= -

H

T

Como determinar se um transformação química ocorre espontaneamente?

S

= S

+ S

Varia com o calor liberado ou retirado da vizinhança ∆𝑆_{𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙} = ∆𝑆_{𝑠𝑖𝑠𝑡} − ∆𝐻 𝑇

∆𝑺

−

∆𝑯

𝑻

> 𝟎 (𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

Energia Livre

(

G)

∆𝑮 = ∆𝑯 − 𝑻∆𝑺

∆𝑮 < 𝟎 (𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

∆𝑮 > 𝟎 (𝒏ã𝒐 𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

∆𝑮 = ∆𝑯 − 𝑻∆𝑺

∆𝑮 < 𝟎 (𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

∆𝑮 > 𝟎 (𝒏ã𝒐 𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

S

-

H

> 0

T

S

> H

T

T . S

> H

0 > H

– T . S

∆𝑮 = ∆𝑯 − 𝑻∆𝑺

∆𝑮 < 𝟎 (𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

∆𝑮 > 𝟎 (𝒏ã𝒐 𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

2 O



3 O

∆𝑆

= 𝑛𝑆

𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝑆

𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

∆𝐻

= 𝑛𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝐻

𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

A reação de formação da amônia a partir de N₂ e H₂ é espontânea a 25 o_{C (298 K)?}

G = H – T.S

250 atm, 450

_C

 G = H – T.S

∆𝐻

= 𝑛𝐻

𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝐻

𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

N_2(g) + 3 H_2(g)  2 NH_3(g)

A entalpia de formação das espécies químicas elementares como H₂, N₂, O₂e outros é definida como zero.

H0 r= {2.(-46,11)} – {1.(0) + 3.(0)} H0 r= -92,22 kJ.mol-1 N_2(g) + 3 H_2(g)  2 NH_3(g)

H

NH

= -46,11 kJ.mol

∆𝑆

= 𝑛𝑆

𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑡𝑜𝑠 − 𝑛𝑆

𝑟𝑒𝑎𝑔𝑒𝑛𝑡𝑒𝑠

N_2(g) + 3 H_2(g)  2 NH_3(g)

 G = H – T.S

S

NH

= -99,45 J.K

.mol

A reação de formação da amônia a partir de N₂ e H₂ é espontânea a 25 o_{C (298 K)?}

G = H – T.S

G

= {-46,11 (

kJ.mol

_)}

– {298 (

_K

_).(-99,45.

₁₀

_k

_J.K

_.mol

_)}

G

= - 16,47

kJ.mol

_{(espontânea!)}

250 atm, 450

_C

N

+ 3 H

 2 NH

+ energia

Exercícios

LISTA

 G = H – T.S

Iodo (I

)

Bromo (Br

)

 Rotação

 Translação

 Vibrações

 Posição

Exercícios

LISTA

 G = H – T.S

 Posição

 Rotação

 Translação

 Vibrações

Exercícios

LISTA

 G = H – T.S

 Posição

 Rotação

 Translação

 Vibrações

+

–

-

+

+

–

-

-exo

tér

m

ic

as

H – T.S < 0

+

–

+

+

+

–

+

-endotérm

icas

Processo espontâneo temos um aumento na entropia do universo (S

).

RESUMO

S

-

H

> 0

T

∆𝑮 = ∆𝑯 − 𝑻∆𝑺

∆𝑮 < 𝟎 (𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

∆𝑮 > 𝟎 (𝒏ã𝒐 𝒆𝒔𝒑𝒐𝒏𝒕â𝒏𝒆𝒐!)

TAREFAS

Obrigatórias

(compõe o conceito ECE da disciplina)

I -

Fazer os Exercícios (Certo/Errado) referentes a aula 7

Onde encontrar: ferramenta “exercícios” do TIDIA

II -

Responder o Desafio número 4

Onde encontrar: ferramenta “atividades” do TIDIA

III –

Assistir os vídeos indicados

Onde encontrar: Vídeos A, B e C apresentados no link TIDIA referente à semana 2.

Optativa

(

)

REFERÊNCIAS

• Atkins, P., Jones, L., Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente, 3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.

• Kotz, J. C., Treichel Jr., P. M, Química Geral 1 e 2, São Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2005. • Shriver, D. F., Atkins, P., Química Inorgânica, Ed Artmed, 2003 .