Post on 08-Jan-2016
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Termodinâmica Química
Caio Coutinho Costa 15721Rafael Rachid de Almeida 15743
Prof. Élcio Barrak
Termodinâmica Química é a área da química que explora as relações de energia de uma reação.
Dois processos importantes para a termodinâmica são a entalpia, que mede a energia das reações, e a entropia, que indica a aleatoriedade das reações.
Para entendermos entropia, necessitamos de alguns conceitos:
• Processos espontâneos;
• Processos reversíveis;
• Processos irreversíveis.
Processos Espontâneos
Espontâneo
Não-espontâneo
Processos Reversíveis
Processos Irreversíveis
Entropia
A entropia está relacionada com o grau de aleatoriedade e a desordem de uma reação.
ΔSsis = qrev/T
Entropia na Vizinhança
A variação da entropia na vizinhança dependerá de quanto calor for absorvido ou fornecido pelo sistema.
ΔSvizin = -qsis/T
A Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica
Como já visto, os processos nos quais a desordem do sistema aumenta tendem a ocorrer espontaneamente.
Espontâneo
Não-espontâneo
Segunda Lei da Termodinâmica
A segunda lei nos diz como a entropia controla a espontaneidade das reações.
ΔSuniv = ΔSsis + ΔSvizin
ΔSuniv = 0 Processo reversível
ΔSuniv > 0 Processo irreversível
Uma reação química tende a ocorrer quão maior for o grau de liberdade das partículas do sistema, ou seja, maior seu valor de entropia.
Ex.:
CO2(s) CO2(g)
H2O(l) H2O(g)
Outros fatores que influenciam no valor da entropia são os movimentos translacional, vibracional e rotacional.
Ex.:
ΔSHCl(g) > ΔSAr(g)
NO(g) + O2(g) NO2(g)
Movimentos vibracional e rotacional
Terceira Lei da Termodinâmica
A terceira lei nos diz que a entropia de uma substância cristalina pura no zero absoluto é zero.
A entropia geralmente aumenta com o aumento da temperatura.
Ssólido < Slíquido < Sgás
Entropia molar padrão
Os valores de entropia molar das substâncias em seus estados-padrão são conhecidos como entropias molares padrão.
ΔSºreação = ∑nSº(produtos) - ∑mSº(reagentes)
Energia Livre de GibbsA energia livre é uma função de
estado termodinâmica que combina entalpia com entropia.
G = H – TS
À temperatura constante,
ΔG = ΔH – TΔS
Em processos e reações à temperatura e pressão constantes, o sinal da energia livre relaciona-se com espontaneidade.
ΔG < 0 o processo é espontâneo
ΔG = 0 ocorre equilíbrio
ΔG > 0 o processo não é espontâneo
Energia Livre Padrão de Formação
A variação da energia livre de formação pode ser calculada à partir da seguinte expressão:
ΔGº = ∑nGºƒ(produtos) - ∑mGºƒ(reagentes)
Ela nos é útil para nos fornecer o equilíbrio da reação.
A energia livre pode ser relacionada com o equilíbrio químico de uma reação pela seguinte expressão:
ΔG = ΔG° + RT lnQ
Lembrando que quando no equilíbrio, o quociente Q é igual à constante de equilíbrio Keq e ΔG = 0. Daí,
ΔG° = -RT lnKeq
Referências Bibliográficas
Brown, Lemay e Bursten - “Química: a ciência central ”, 9ª ed.. São Paulo: Pearson, 2005