espontanieidade de uma reação Giobbs entropia 58

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 Espontaneidade de Reação G, H e S Prof. AMARÍLIO
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ESPONTANEIDADE
Uma reação que ocorre “por si mesma”, sem a interferência de nenhuma força exterior, é chamada de espontânea. Se uma reação é espontânea sob certas condições, a reação inversa não é espontânea nas mesmas condições.
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A variação de entalpia (H)
 H =  Hf produtos -  Hf reagentes Reação exotérmica:  H < 0 # a entalpia dos produtos é menor que a dos reagentes Reação endotérmica:  H > 0 # a entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. A espontaneidade é dependente da temperatura. A variação da entalpia não é.
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Variação de Entropia (S)
S = S produtos - S reagentes 
A entropia de uma substância é uma propriedade característica. Entropia é uma medida do grau de desordem ou da aleatoriedade. As substâncias que estão altamente desordenadas possuem altas entropias.
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Ex: 
 em um cristal, onde os átomos, moléculas ou íons estão fixados em uma posição, a entropia é relativamente baixa.
 nos gases, onde as partículas adquirem mais liberdade, a entropia é alta.
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Entropias molares padrão de elementos e substâncias
A entropia de uma substância tem um valor fixo a uma determinada pressão e temperatura. 
 entropias molares padrão são sempre positivas
(Sº > 0) ;
 os elementos e os compostos têm entropias
padrão diferentes de zero;
 Sºsólidos < Sºliquidos < Sºgases 
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Entropias molares padrão de íons em solução
Adota-se Sº H+(aq) = 0 
Ex: 
 CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g)
 Sº = Sº CaO(s) + Sº CO2(g) - Sº CaCO3 
Sº = 39,7 J/K + 213,6 J/K – 92,9 J/K = 160,4 J/K
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2. HCl(g) H+(aq) + Cl-(aq) 
Sº = Sº H+(aq) + Sº Cl-(aq) - Sº HCl(g) 
Sº = 0 + 55,1 J/K -186,7 J/K = -131,6 J/K
A variação da entropia é praticamente não afetada com o aumento da temperatura. Já quando se varia a pressão de um gás e/ou a concentração de um íon com solução, a variação da entropia é afetada.
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Variação de energia livre (G)
 Grandeza concebida por J. Willard Gibbs, afim de associar entalpia e entropia, e chegar a uma única função que pudesse determinar se a reação é espontânea. Para um reação executada a temperatura e pressão constantes (G = G produtos - G reagentes):  G < 0, reação espontânea;  G = 0, o sistema reativo está em equilíbrio;  G > 0, reação não ocorre espontaneamente.
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A relação entre G, H, S
· Equação de Gibbs-Helmholtz: G = H - TS · Variação de energia livre padrão (1 atm, 1M):  G0 = H0 - TS0 · Energia livre de formação padrão (Gf0) Gf0 =  Gf0produtos -  Gf0reagentes 
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Fatores que tendem a tornar G < 0
Um valor negativo de H: reações exotérmicas tendem a ser espontâneas, visto que contribuem para o valor negativo de G;
Valor positivo de S: se a variação da entropia é positiva o termo -TS contribuirá negativamente para G .
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Influências da temperatura na espontaneidade de uma reação
 Sua influência vai depender dos sinais relativos de H e S. 
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A G0 para uma reação é função da pressão do gás ou da concentração do íon. Ex:
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g, 1 atm) 
 G0 = -26,2 kJ
CaCO3(s) CaO(s) + CO2(g, 20 atm) 
 G0 = 5,4 kJ
Sistema em equilibrio: T = H0 / S0
Pressão e Concentração 
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Termodinâmica
- Primeira lei da termodinâmica: W = Q - U - Segunda lei da termodinâmica: É impossível construir uma máquina, operando em ciclos, que absorva calor a uma temperatura constante e o converta completamente em trabalho. 
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Eficiência máxima de uma máquina térmica
O calor é absorvido pela máquina a uma temperatura relativamente alta, T2 .
Parte do calor é convertido em trabalho mecânico útil.
O restante do calor é descarregado pela máquina para o meio ambiente a uma temperatura mais baixa, T1.
T2 – T1
 T2
 Eficiência máxima =
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A entropia, espontaneidade e o universo
- Processo espontâneo: S sistema + S ambiente > 0 - Todos os processos naturais são espontâneos, portanto: Ambiente + Sistema = Universo A entropia do Universo é sempre crescente! 
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A variação de energia livre 
e a termodinâmica:
- Para um processo ocorrendo a temperatura e
 pressão constantes, G0 é uma medida da
 máxima quantidade de trabalho útil que pode
 ser obtida. CH4(g) + 2 O2(g)  CO2 (g) + 2 H2O(l) 
 G0 25ºC = -818 kJ
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