UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

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Disciplina:Química e Bioquímica10 materiais354 seguidores
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

CURSO: QUÍMICA

DISCIPLINAS: QUÍMICA ANALÍTICA e BIOQUÍMICA

Aluna: Lisânia Maryele da Silva Lima.

Energia livre de Gibbs

Definição: O cálculo da energia livre de Gibbs utiliza as variações de entalpia e entropia

para determinar a espontaneidade de um sistema químico.

“Segundo Gibbs, sempre que um processo químico espontâneo ocorre, ele acaba

liberando energia. Porém, parte dessa energia liberada é utilizada pelo próprio sistema

(substância) para que ele possa reorganizar-se.”

Fórmula utilizada:

 G= -T. S

Onde:

∆= Variação de energia livre de Gibbs;

∆H= Variação de entalpia do sistema/ variação de entropia do sistema.

T= Temperatura.

Quando calcularmos a energia livre de Gibbs, podemos ter um resultado

negativo ou um positivo, haja vista que é feita uma subtração entre as grandezas físicas

envolvidas. Assim, se o resultado for positivo, o processo não é espontâneo.

∆G 0 (negativo): Processo espontâneo.

O cálculo da energia livre de Gibbs além de prever se um sistema é espontâneo,

dá-nos a noção exata sobre a quantidade de energia que podemos utilizar de um

processo químico para realizar algum tipo de trabalho, sendo esse trabalho representado

pela diferença.

∆H – T. ∆S

Exemplos:

1. Dada a reação abaixo:

I2 (g) + Cl2 (g) ↔ 2I Cl (g)

 A partir de que temperatura sabendo que ∆H= 8,4 kcal/ mol e ∆S= 37 cal/ k mol
esse processo será espontâneo?

Dados:

∆H= 8,4 kcal/ mol
∆S= 37 cal/ k mol

 Obs: Como estão em unidades diferentes, devemos transformar o ∆S de cal. Para
kcal. Dividimos por 1000:

∆H= 8,4 kcal/ mol
∆S= 37 cal/ k mol → 37/ 1000= 0,037 kcal/mol

 Como a questão pede um processo espontâneo, devemos pensar em ∆G<0 e,
como temos ∆H e ∆S, utilizamos a expressão do cálculo da energia livre de
Gibbs da seguinte maneira para encontrar a temperatura:

(∆G<0)

∆H – T. ∆S<0

8,4 – T. 0.037 <0

- T. 0,037. 8,4. (-1)

T>8,4/0,037

T>227,02 k

2. A 25°C, a temperatura exotérmica:

N2O(g) ↔ N2(g) + 1/ 2O2(g)

Apresenta ∆H= -19,5 kcal/mol e ∆S= 18 cal/ k mol. Qual é o valor de ∆G° desse

sistema em kcal/ mol?

Dados:

∆H= -19,5 kcal/mol;

∆S= 18 cal/ k mol, convertendo para kcal obtivemos 0,018 ou 18.10-3.

T= 25°C + 273 K= 298 K

Por fim, basta utilizar os valores fornecidos e transformados, na fórmula da energia livre

de Gibbs.

∆G°= ∆H – T. ∆S

∆G°= -19,5 – 298. 0,018

∆G°= -24,864 kcal/mol

O processo desta reação é espontâneo.

3. Calcule a energia livre de Gibbs da reação PCl3(g) + Cl2(g) ↔ PCl5(g), em

230°C quando as pressões parciais de PCl3, Cl2 e PCl5 forem 0,13 bar, 0,51 bar

e 1,42 bar, respectivamente. Qual a direção espontânea da mudança sabendo que

K= 49 em 230°C?

Dados:

T= 230°C + 273 K= 503 K

K= 49

R= 8,314 J/mol

 Aplicando-se os valores na fórmula:

∆G°= - R. T. ln(K)

∆G°= -8,314. 503. ln(49)

∆G°= -16.275 Kj/ mol

Tabela de informações:

Espécie ∆H°f (KJ/mol) Bar

PCl3(g) -267,8 0,13 bar

Cl2(g) 0 0,51 bar

PCl5(g) -305 1,42 bar

Portanto:

PCl3(g) = -267,8 KJ/mol – 0,13 bar

Cl2(g) = 0 KJ/mol – 0,51 bar

PCl5(g) = -305 KJ/mol – 1,42 bar

Sabendo que: ∆ = Variação entre energia livre dos produtos menos a dos reagentes:

PCl3 (g) + Cl2 (g) ↔ PCl5 (g)

-267, 8 kj/mol -305 kj/mol

∆G° = ∑nGi - ∑nGi

 Prod. - Reag.

∆G° = (-305 KJ/mol) – (-267, 8 KJ/mol + 0 KJ/mol)

∆G° = -37, 2

Obs: Converter o resultado para Kg, já que o valor dado foi em Kj. Portanto:

∆G° = -37,2/1000

∆G° = -37,2. 10-3

1° Momento: Calcular o valor de Q: (Q = P(Produtos) /P(Reagentes)).

PCl3 (g) + Cl2 (g) ↔ PCl5 (g)

Q = P (PCl5)/P (PCl3). PCl2

Q = 1, 42/ 0, 13. 0, 51

Q = 1, 42/ 0, 0663

Q = 21, 41

2° Momento: Calcular a derivação de energia.

∆G= +R. T. ln(Q)

∆G= -37,2. 10-3 + (8,314). (503). ln (21,41)

∆G= -24,4 KJ/ mol.

O ∆G é menor que zero (∆G<0) consequentemente esse processo é espontâneo e

está se deslocando em direção aos produtos.