energia livre de Gibbs 53

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Energia Livre de Gibbs, G
Multiplicar tudo por -T
-T∆Suniv = ∆Hsistema - T∆Ssistema
-T∆Suniv = variação da energia livre de Gibbs para o sistema = ∆Gsistema
Sob condições padrão —
∆Gosistema = ∆Hosistema - T∆Sosistema
∆Suniv = ∆Sviz + ∆Ssistema
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∆Go = ∆Ho - T∆So
Variação da energia livre de Gibbs = variação total de energia do sistema – energia perdida no desordenamento do sistema
		Se a reação é : 
•	exotérmica (∆Ho negativo) (energia é dispersada)
•	e a entropia aumenta (∆So positivo) (matéria é dispersada)
•	então ∆Go tem que ser NEGATIVO 
•	a reação é espontânea e produto-favorecida
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∆Go = ∆Ho - T∆So
Variação da energia livre de Gibbs = variação total de energia do sistema – energia perdida no desordenamento do sistema
Se a reação é : 
endotérmica (∆Ho positivo)
e a entropia diminui (∆So negativo) 
então ∆Go tem que ser POSITIVO 
a reação não é espontânea (e é reagente-favorecida)
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Energia Livre de Gibbs, G
∆Go = ∆Ho - T∆So
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Energia Livre de Gibbs, G
 		 ∆Go = ∆Ho - T∆So
Há dois métodos de se calcular ∆Go
a)	Determinar ∆Horeação e ∆Soreação e usar a equação de Gibbs.
b)	Usar valores tabelados de energia livre de formação, ∆Gfo.
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
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Energia Livre de Formação
Note que ∆G˚f para substância simples = 0
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Cálculo de ∆Goreação
Combustão do acetileno
C2H2(g) + 5/2 O2(g) --> 2 CO2(g) + H2O(g)
Use entalpias de formação para calcular
 	∆Horeação = -1238 kJ
Use entalpias molares padrão para calcular 
	∆Soreação = -97,4 J/K ou -0,0974 kJ/K
∆Goreação = -1238 kJ - (298 K)(-0,0974 J/K) = -1209 kJ
A reação é produto-favorecida apesar do ∆Soreação negativo. 
A reação é “movida a entalpia”
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Cálculo de ∆Goreação
A dissolução do nitrato de amônio é produto-favorecida? 
Caso seja, ela é movida a entalpia ou a entropia?
NH4NO3(s) + calor ---> NH4NO3(aq)
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Cálculo de ∆Goreação
Nas tabelas de dados termodinâmicos, encontramos que
 	∆Horeação = +25,7 kJ	
	∆Soreação = +108,7 J/K ou +0,1087 kJ/K
∆Goreação = +25,7 kJ - (298 K)(+0,1087 J/K)
 			= -6,7 kJ
A reação é produto-favorecida apesar do ∆Horeação negativo. 
A reação é “movida a entropia”
NH4NO3(s) + calor ---> NH4NO3(aq)
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Energia Livre de Gibbs, G
 		 ∆Go = ∆Ho - T∆So
Há dois métodos de se calcular ∆Go
a)	Determinar ∆Horeação e ∆Soreação e usar a equação de Gibbs.
b)	Usar valores tabelados de energia livre de formação, ∆Gfo.
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
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Cálculo de ∆Goreação
Combustão do carbono
C(grafite) + O2(g) --> CO2(g) 
∆Goreação = ∆Gfo(CO2) - [∆Gfo(graf.) + ∆Gfo(O2)]
∆Goreação = -394,4 kJ - [ 0 + 0]
Note que a energia livre de formação de uma substância simples é 0.
∆Goreação = -394,4 kJ
A reação é produto-favorecida conforme o esperado
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
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Energia Livre e Temperatura
2 Fe2O3(s) + 3 C(s) ---> 4 Fe(s) + 3 CO2(g)
∆Horeação = +467,9 kJ	 ∆Soreação = +560,3 J/K
∆Goreação = +300,8 kJ
A reação é reagente-favorecida a 298 K
 A que temperatura o ∆Goreação muda de (+) para (-)? 
Quando ∆Goreação = 0 = ∆Horeação - T∆Soreação
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Você quer mais?
Com certeza!
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OU
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Você viu o tricolor ontem?
Com certeza!
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FATO: ∆Goreação é a variação de energia livre quando reagentes puros são TOTALMENTE convertidos em produtos puros.
FATO: Sistemas produto-favorecidos apresentam Keq>1.
Portanto ambos, ∆G˚reação e Keq estão relacionados à espontaneidade da reação.
Termodinâmica e Keq
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Keq está relacionado à espontaneidade da reação, e portanto a ∆Goreação.
Quanto maior o valor de K, mais negativo é o valor de ∆Goreação 
	 ∆Goreação = - RT lnK
onde R = 8,31 J/K•mol
Termodinâmica e Keq
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Calcule K para a reação
N2O4 --->2 NO2 	∆Goreação = +4,8 kJ
∆Goreação = +4800 J = - (8,31 J/K)(298 K) ln K
∆Goreação = - RT lnK
K = 0,14
Quando ∆Goreação > 0, então K < 1
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∆G, ∆G˚, e Keq
∆G é a variação de energia livre fora das condições padrão. 
∆G é relacionado a ∆G˚
∆G = ∆G˚ + RT ln Q onde Q = quociente de reação
Quando Q < K ou Q > K, a reação é espontânea.
Quando Q = K a reação está em equilíbrio
Quando ∆G = 0 a reação está em equilíbrio
Portanto, ∆G˚ = - RT ln K
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But systems can reach equilibrium when reactants have NOT converted completely to products.
In this case ∆Grxn is < ∆Gorxn , so state with both reactants and products present is MORE STABLE than complete conversion.
∆G, ∆G˚, e Keq
Figure 19.10
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Reação produto-favorecida
–∆Go e K > 1
Neste caso,
 ∆Greação é < ∆Gorxn portanto o estado com a presença tanto de reagentes quanto de produtos é MAIS ESTÁVEL do que a conversão completa. 
∆G, ∆G˚, e Keq
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Reação produto-favorecida. 
2 NO2 ---> N2O4
∆Goreação = – 4,8 kJ
Aqui ∆Greação é menor do que ∆Goreação, portanto o estado com reagente e produtos presentes é mais estável do que a conversão completa. 
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Reação reagente-favorecida. 
N2O4 --->2 NO2 		∆Gorxn = +4,8 kJ
Aqui ∆Goreação é maior do que ∆Grxn , portanto o estado com reagente e produtos presentes é mais estável do que a conversão completa. 
∆G, ∆G˚, e Keq
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Keq está relacionado ao favorecimento da reação.
Quando ∆Goreação < 0, a reação se move energeticamente “ladeira abaixo”
∆Goreação é a variação da energia livre quando os reagentes sãop convertidos TOTALMENTE em produtos
Termodinâmica e Keq