Post on 30-Jun-2015
Energia Livre de Gibbs
Físico-Química Professor: Daniel Padilha Setti
Energia Livre de Gibbs
• A determinação e o uso de ∆Suniv como espontaneidade.
• A variação total de entropia que acompanha uma reação química, efetuada lentamente e à temperatura e pressão constante, é dada por:
• Gibbs definiu a função energia livre de modo que - ∆Suniv fosse igual à variação da energia livre do sistema, ∆Gsist.
2
• A energia livre de Gibbs, G, é uma função de estado
(depende apenas do estado inicial e do estado final).
• G é uma propriedade do sistema; ela não depende do
universo.
• ∆G é avaliada com base nas propriedades - ∆H, S e T.
• Como ∆G é igual a - T ∆Suniv , um valor negativo de ∆G
(∆G<0 correspondendo a T ∆Suniv>0) indica um processo
espontâneo (favorecido pelos produtos). Ao contrário,
um valor positivo de ∆G indica um processo não
espontâneo.
3
• ∆G < 0: processo espontâneo
• ∆G > 0: processo não-espontâneo
• ∆G = 0: equilíbrio químico
4
Espontaneidade de uma Reação ∆Hsistema ∆Ssistema Espontaneidade
- ; exotérmica + ; mais desorganizado Sim
- ; exotérmica - ; mais organizado Depende da T e dos valores de ∆H e ∆S do sistema, mas em geral os produtos são favorecidos em baixas temperaturas.
+ ; endotérmica + ; mais desorganizado Depende da T e dos valores de ∆H e ∆S do sistema, em geral os produtos são favorecidos em altas temperaturas.
+ ; endotérmica - ; mais organizado Não
5
Cálculo de ∆Gor
• Calcule a variação de energia livre padrão na formação do metano, 250 C.
C(graf) + H2(g) CH4(g)
6
C(graf) H2(g) CH4(g)
∆Hof (kJ/mol) 0 0 -74,8
Sof (J/Kmol) 5,7 130,7 186,3
Energia Livre de formação, de ∆Gof
• ∆Gof é a variação da energia livre de Gibbs
quando 1 mol de um composto é formado a partir dos respectivos elemento, com reagentes e produtos.
• A variação de energia livre de uma reação pode ser calculada pelos valores de ∆Go
f usando a equação:
7
Usando ∆Gof para calcular ∆Go
r
• Para oxidação de amônia:
8
NH3(g) + O2(g) NO(g) + H2O(g)
NH3(g) O2(g) NO(g) H2O(g)
∆Gof (kJ/mol) -16,45 0,0 86,55 -228,57
Termodinâmica e a Constante de Equílibrio
• A variação de energia livre de uma reação, ∆Go é
a elevação ou a diminuição da energia livre
quando os reagentes se convertem
completamente nos produtos.
– Quando os reagentes se misturam, o sistema fica mais
desordenado e a entropia do sistema se eleva.
9
– Quando o sistema atinge o equilíbrio, é possível
que os produtos ou os reagente sejam
predominante.
– Raramente os reagentes se convertem
completamente em produtos. Neste caso a
variação de energia livre não é igual ∆Go .
10
• A relação entre ∆Go e ∆G é:
• O quociente reacional, Q é:
11
aA + bB cC + dD
Cálculos de equilíbrio
• A variação de energia livre padrão de Gibbis para a reação de dissociação do ácido acético:
CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+
É de ∆Go = 27,1 kJ/mol a. [CH3COO-] = 1,0x10-3 M; [H3O+]= 0,5x10-3 M; [CH3COOH] = 1,0 M.
b. Calcule as concentrações de todas as espécies e o pH no equilíbrio quando se parte de uma solução 1,0 M em Ac. acético
12
Efeito da Temperatura na Espontaneidade de Reações
∆H ∆S T∆S ∆G=∆H-T∆S Característica da reação
- + - Sempre negativo Espontânea a todas as temperaturas
+ - + Sempre positivo Não espontânea a todas as temperaturas
- - + Negativo a baixa T; positivo a altas T
Espontânea a baixa T; torna-se não espontânea a altas T
+ + - Positivo a baixas T; negativo a altas T
Não espontânea a baixas T; torna-se espontânea a altas T
13