UNIVERSIDADE FEDERAL DE CAMPINA GRANDE

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DisciplinaQuímica e Bioquímica10 materiais361 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. 
\u201cSegundo 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.\u201d 
 
Fórmula utilizada: 
 G= -T. S 
 
Onde: 
\u2206= Variação de energia livre de Gibbs; 
\u2206H= 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. 
 
 
\u2206G 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. 
 
\u2206H \u2013 T. \u2206S 
 
Exemplos: 
 
1. Dada a reação abaixo: 
 
I2 (g) + Cl2 (g) \u2194 2I Cl (g) 
 
 
\uf0b7 A partir de que temperatura sabendo que \u2206H= 8,4 kcal/ mol e \u2206S= 37 cal/ k mol 
esse processo será espontâneo? 
 
Dados: 
 
\u2206H= 8,4 kcal/ mol 
\u2206S= 37 cal/ k mol 
 
\uf0b7 Obs: Como estão em unidades diferentes, devemos transformar o \u2206S de cal. Para 
kcal. Dividimos por 1000: 
 
 
\u2206H= 8,4 kcal/ mol 
\u2206S= 37 cal/ k mol \u2192 37/ 1000= 0,037 kcal/mol 
 
 
\uf0b7 Como a questão pede um processo espontâneo, devemos pensar em \u2206G<0 e, 
como temos \u2206H e \u2206S, utilizamos a expressão do cálculo da energia livre de 
Gibbs da seguinte maneira para encontrar a temperatura: 
 
(\u2206G<0) 
 
 
 
\u2206H \u2013 T. \u2206S<0 
8,4 \u2013 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) \u2194 N2(g) + 1/ 2O2(g) 
 
Apresenta \u2206H= -19,5 kcal/mol e \u2206S= 18 cal/ k mol. Qual é o valor de \u2206G° desse 
sistema em kcal/ mol? 
Dados: 
\u2206H= -19,5 kcal/mol; 
\u2206S= 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. 
 
\u2206G°= \u2206H \u2013 T. \u2206S 
\u2206G°= -19,5 \u2013 298. 0,018 
\u2206G°= -24,864 kcal/mol 
 
O processo desta reação é espontâneo. 
 
3. Calcule a energia livre de Gibbs da reação PCl3(g) + Cl2(g) \u2194 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 
 
\uf0b7 Aplicando-se os valores na fórmula: 
 
\u2206G°= - R. T. ln(K) 
\u2206G°= -8,314. 503. ln(49) 
\u2206G°= -16.275 Kj/ mol 
 
Tabela de informações: 
Espécie \u2206H°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 \u2013 0,13 bar 
Cl2(g) = 0 KJ/mol \u2013 0,51 bar 
PCl5(g) = -305 KJ/mol \u2013 1,42 bar 
 
Sabendo que: \u2206 = Variação entre energia livre dos produtos menos a dos reagentes: 
 
PCl3 (g) + Cl2 (g) \u2194 PCl5 (g) 
-267, 8 kj/mol -305 kj/mol 
 
\u2206G° = \u2211nGi - \u2211nGi 
 Prod. - Reag. 
\u2206G° = (-305 KJ/mol) \u2013 (-267, 8 KJ/mol + 0 KJ/mol) 
\u2206G° = -37, 2 
Obs: Converter o resultado para Kg, já que o valor dado foi em Kj. Portanto: 
\u2206G° = -37,2/1000 
\u2206G° = -37,2. 10-3 
 
1° Momento: Calcular o valor de Q: (Q = P(Produtos) /P(Reagentes)). 
PCl3 (g) + Cl2 (g) \u2194 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. 
 
\u2206G= +R. T. ln(Q) 
\u2206G= -37,2. 10-3 + (8,314). (503). ln (21,41) 
\u2206G= -24,4 KJ/ mol. 
 
O \u2206G é menor que zero (\u2206G<0) consequentemente esse processo é espontâneo e 
está se deslocando em direção aos produtos.