Topicos e exercicios QF

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QF 331 - FÍSICO-QUÍMICA – 2o Sem-2017 	
  
 
AULA ANTERIOR – 01/09 
 
Na aula anterior, vimos os últimos tópicos do Capítulo 4 do livro do Atkins, 
referente à Segunda Lei da Termodinâmica. Mais especificamente, fizemos uma 
breve revisão das variações de entropia que ocorrem no sistema e na vizinhança 
para concluirmos que a variação de entropia total pode ser usada como um critério 
de espontaneidade em processos físicos e químicos. Em seguida, colocamos nosso 
foco no sistema para derivarmos a função Energia Livre de Gibbs e suas 
propriedades. Os tópicos envolvidos foram: 
 
4.6 Entropy changes in the surroundings 
4.7 Absolute entropies and the Third Law of thermodynamics 
4.10 The standard reaction entropy 
4.11 The spontaneity of chemical reactions 
 
The Gibbs energy 
 
4.12 Focusing on the system 
4.13 Properties of the Gibbs energy 
 
 Faça os exercícios suplementares abaixo sobre estes tópicos. 
 
 
 
 
Exercícios suplementares do capítulo 4 – Segunda Lei da Termodinâmica 
 
4.17 The enthalpy of vaporization of chloroform (trichloromethane), CHCl3, is 29.4 kJ mol−1 
at its normal boiling point of 334.88 K. (a) Calculate the entropy of vaporization of 
chloroform at this temperature. (b) What is the entropy change in the surroundings? 
Res.: (a) +87,8 J K-1 mol-1 
	
   2	
  
 (b) -87,8 J K-1 mol-1 
 
4.19 Octane is typical of the components of gasoline. Estimate (a) the entropy of 
vaporization, (b) the enthalpy of vaporization of octane, which boils at 126°C at 1 
atm. 
(a) +85 J K mol-1 
(b) +34 kJ K mol-1 
 
4.22 Without performing a calculation, estimate whether the standard entropies of the 
following reactions are positive or negative: 
 
(a) Ala—Ser—Thr—Lys—Gly—Arg—Ser è Ala—Ser—Thr—Lys + Gly—Arg 
(b) N2(g) + 3 H2(g) è 2 NH3(g) 
(c) ATP4−(aq) + 2 H2O(l) è ADP3−(aq) + HPO42-(aq) + H3O+(aq) 
 
 
Resp.: 
 
 
4.25 Calculate the standard reaction entropy and the change in entropy of the 
surroundings (at 298 K) of the reaction 
N2(g) + 3 H2(g) è 2 NH3(g). 
 
(a) 1 198.72 J K-1 
(b) 1 309 J K-1 
 
4.27 Use the information you deduced in Exercise 4.22 to calculate the standard 
Gibbs energy of reaction of 
N2(g) + 3 H2(g) = 2 NH3(g). 
Resp.: -32,99 kJ 
 
	
   3	
  
 
 
Resp.: (a) -93 kJ/mol 
 (b) Sim, ΔG é < zero 
 (c) + 0.3o kJ/K mol 
 
 
AULA DIA 06/9 
 
Nesta aula, faremos mais alguns exercícios envolvendo cálculos de variação 
de entropia e energia livre de Gibbs e em seguida passaremos para o Capítulo 5 do 
livro do Atkins – Equilíbrio físico de substâncias puras. 
 
The thermodynamics of transition 
5.1 The condition of stability 
5.2 The variation of Gibbs energy with pressure 
5.3 The variation of Gibbs energy with temperature 
Phase diagrams 
5.4 Phase boundaries 
 
 
 
 
 
 
 
	
   4	
  
Exercícios do capítulo 5 – Equilíbrio físico de substâncias puras 
 
 
 
 
 1	
  –Qual	
  das	
  seguintes	
  substâncias	
  possui	
  a	
  maior	
  pressão	
  de	
  vapor?	
  	
  A)	
   H2O	
  	
   D)	
   CH3OH	
  	
  B)	
   CH3CH2OH	
  	
   E)	
   CH3CH2COOH	
  	
  C)	
   CH3CH2OCH2CH3	
  	
   	
   	
  
 2	
  –	
  A	
  pressão	
  em	
  um	
  recipiente	
  fechado	
  contendo	
  água	
  é	
  18	
  Torr.	
  Se	
  mais	
  água	
  for	
  adicionada	
  ao	
  recipiente,	
  a	
  pressão:	
  A)	
  	
  permanece	
  a	
  mesma.	
  	
  	
  	
  B)	
  	
  aumenta.	
  	
  	
  	
  C)	
  	
  diminui.	
  	
  
 3	
  –	
  Porque	
  a	
  pressão	
  de	
  vapor	
  do	
  cis-­‐dibromoeteno	
  é	
  mais	
  baixa	
  do	
  que	
  a	
  pressão	
  de	
  vapor	
  do	
  trans-­‐dibromoeteno?	
  	
  A)	
  Forças	
  íon-­‐dipolo	
  	
   D)	
   Forças	
  íon-­‐íon	
  	
  B)	
  Forças	
  de	
  London	
  	
   E)	
   Forças	
  Dipolo-­‐dipolo	
  	
  C)	
  Ligação	
  de	
  hidrogênio	
  	
   	
   	
  
 4	
  –	
  Um	
  gráfico	
  de	
  ln(pressão	
  de	
  vapor)	
  versus	
  1/T	
  para	
  o	
  	
  benzeno	
  fornece	
  uma	
  linha	
  reta	
  com	
  inclinação	
  de	
  −3.70	
  ×	
  103	
  K.	
  A	
  entalpia	
  de	
  vaporização	
  do	
  benzeno	
  é:	
  	
  A)	
   2.25	
  kJ⋅mol−1.	
  	
  B)	
   Não	
  há	
  informação	
  suficiente	
  para	
  este	
  cálculo.	
  	
  C)	
   3.70	
  kJ⋅mol−1.	
  	
  D)	
   30.8	
  kJ⋅mol−1.	
  	
  E)	
   445	
  J⋅mol−1.	
  	
  	
  
 
	
   5	
  
5.	
   What	
  is	
  the	
  highest	
  temperature	
  that	
  the	
  substance	
  shown	
  in	
  the	
  following	
  phase	
  diagram	
  can	
  exist	
  as	
  a	
  liquid?	
  
	
  	
  	
  A)	
   any	
  temperature	
  above	
  200	
  K	
  	
   D)	
   350	
  K	
  	
  B)	
   200	
  K	
  	
   E)	
   400	
  K	
  	
  C)	
   250	
  K	
  	
   	
   	
  	
   Ans:	
  	
  E	
  
 6.	
   The	
  phase	
  diagram	
  for	
  a	
  pure	
  substance	
  is	
  shown	
  below.	
  
	
  	
  What	
  is	
  the	
  lowest	
  temperature	
  at	
  which	
  liquid	
  can	
  exist?	
  	
  	
   A)	
  	
  400	
  K	
  	
  	
  	
  	
  B)	
  	
  0	
  K	
  	
  	
  	
  	
  C)	
  	
  200	
  K	
  	
  	
  	
  	
  D)	
  	
  150	
  K	
  	
  	
  	
  	
  E)	
  	
  250	
  K	
  	
  	
   Ans:	
  	
  C	
  
 
	
   6	
  
The	
  phase	
  diagram	
  for	
  a	
  pure	
  substance	
  is	
  given	
  below.	
  
	
  	
  The	
  substance	
  is	
  stored	
  in	
  a	
  container	
  at	
  150	
  atm	
  at	
  25°C.	
  Describe	
  what	
  happens	
  if	
  the	
  container	
  is	
  opened	
  at	
  25°C.	
  	
  The	
  liquid	
  in	
  the	
  container	
  freezes.	
  	
  The	
  solid	
  in	
  the	
  container	
  sublimes.	
  	
  The	
  solid	
  in	
  the	
  container	
  melts.	
  	
  
 The	
  phase	
  diagram	
  for	
  sulfur	
  is	
  given	
  below.	
  	
  
	
  	
  Which	
  of	
  the	
  following	
  is	
  true?	
  	
  A)	
   Sulfur	
  has	
  2	
  triple	
  points.	
  	
  B)	
   Monoclinic	
  sulfur	
  does	
  not	
  sublime.	
  	
  C)	
   Sulfur	
  has	
  0	
  triple	
  points.	
  	
  D)	
   Sulfur	
  has	
  3	
  triple	
  points.	
  	
  E)	
   Rhombic	
  sulfur	
  cannot	
  be	
  directly	
  converted	
  to	
  liquid.