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Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Capitulo 11 Castellan – Questões 11.1 – O potencial químico possui grande importância em sistemas químicos, pois um sistema em equilíbrio apresenta valores iguais do potencial químico em todas as suas partes. 11.2 – Podemos interpretar o quociente diferencial como sendo a variação de em relação a variação da reação, no sentido da seta. Se , significa que a energia de Gibbs está diminuindo conforme a reação avança, o que configura a situação em que a reação direta é favorável. Por outro lado, se , significa que a energia de Gibbs aumenta conforma a reação avança, e reação inversa é favorável. Portanto, somente quando , a reação estará em equilíbrio. 11.3 – 11.4 – Utiliza-se para qualquer posição da reação e exclusivamente para o equilíbrio químico. 11.5 – Se , a quantidade relativa de produtos deve aumentar. Logo, . Por outro lado, se , a quantidade relativa de reagentes deve aumentar, e . 11.6 – 11.7 Da Eq.(11.58), segue que – Assim, se , segue que um aumento de faz com que diminua. Ou seja, quando diminui, diminui. Assim, para uma reação endotérmica, diminuir a temperatura, faz com que a reação se desloque para o sentido contrário da seta. Interpretações semelhantes podem ser retiradas para . Para a Eq.(11.70), segue que: Vemos que se , então um aumento de temperatura faz a reação se deslocar para o sentido da seta, que é a mesma interpretação anterior. 11.8 Admitindo que os gases se comportem como ideais, temos que: – (a) N + 3H 2 2 2NH3 Aumentar a pressão, fará a reação se deslocar para o lado de menor volume (produtos). (b) N 2NO2O4 2 Aumentar a pressão, fará a reação se deslocar para o lado de menor volume (reagentes). Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 11.9 – A consequência prática é que se pode calcular a partir de dados puramente calorimétricos. 11.10 – Quando , calor passa do sistema para a vizinhança e espontaneamente. Problemas 11.1 – 11.2 – O amoníaco a 25°C é um gás, que podemos considerar como sendo um gás ideal. Então, temos que: Logo, 11.3 – A energia de Gibbs de uma mistura é dada por: logo, (1) (a) Para , temos que: (b) Para e , segue que: (c) Nesse caso, teremos no final 20 mol de B e 10 de A. Assim, temos que: 11.4 – (a) Temos que, a variação da energia de Gibbs é dada pela Eq.(1). Como: Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Segue que,, Logo, Portanto, temos que: (b) Temos que, para esse caso, pois . Assim, segue que: (c) ---- (d) ---- (e) ---- 11.5 O número total de mols é . – (a) Pela Eq.(1), segue que: (b) Derivando a equação acima em relação a , segue que: (c) Utilizando na relação anterior, temos que: Logo, 11.6 Um argumento físico é suficiente. Se os gases são ideais, então eles são – indistinguíveis. Não faz sentido físico se devemos ter mais gás do que outro. Matematicamente, Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Seja, , logo , de modo que: Logo, Da mesma forma, Assim, Dessas equações, vemos que e que, , e portanto . 11.7 – H2(g) + I2(g) 2HI(g) (a) Temos que: Suponha que a reação tenha avançado . H2(g) I2(g) 2HI(g) 1 1 ---------- Número final de mol: . Portanto, temos que: Por outro lado, Pela Eq.(11.4a) do texto, Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Logo, O que se simplifica como, No equilíbrio, temos que (Eq.(11.33) do texto). No equilíbrio, temos que: Logo, Como: Então, E, podemos escrever que: Agora, para calcular , fazemos: e como, , segue que, Finalmente, temos que: Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 (b) Suponha que a reação avance : H2(g) I2(s) 2HI(g) 1 ------ ---------- ------ ------ Número de mols final, . Agora, temos que: Organizando a expressão acima, temos que: Por outro lado, (Nessa última passagem, foi utilizado o fato que, no equilíbrio, ). Por outro lado, como: segue que, Mas, como: Logo, Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Como: segue que, de modo que, 11.8 – Seja a reação: H2(g) + I2(g) 2HI(g) Podemos calcular para essa reação: Como: Logo, Ou seja, Para calcular a fração molar de HI no equilíbrio, façamos: H2(g) I2(g) 2HI(g) 1 1 ---------- Assim, segue que o número total de mols é 2. Logo, Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Assim, Veja que, nesse caso, a variação de pressão não ocasiona deslocamento do equilíbrio. 11.9 (a) Os dados da tabela AV, fornecem: Substância H2 0 CO -137,15 HCOH -113 A reação é: H2+CO HCOH → Suponha que a reação tenha se avançado . Assim, podemos montar a tabela: H2(g) CO(g) HCOH(g) 1 1 ---------- Logo, Como: Por fim, para , segue que: e, temos que resolver essa equação para . Utilizando uma calculadora, encontramos o valor de como sendo , de modo que: Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 Para atm, temos que: logo, , de modo que: (b) Nesse caso, a tabela se modifica: H2(g) CO(g) HCOH(g) 1 1 1 Logo, Logo, para segue que: Donde achamos que (ou seja, a reação inversa é favorecida). Logo, temos que o grau de dissociação em H e CO é o valor absoluto desse número. Para 2 , segue que: e, novamente, temos que a resposta é o valor absoluto do número acima. (c) 11.10 – Seja a reação: 3O2(g) 2O (g) 3 Podemos montar a tabela: 3O2 2O3 3 0 Impresso por Fabiana 1, CPF 113.572.516-02 para uso pessoal e privado. Este material pode ser protegido por direitos autorais e não pode ser reproduzido ou repassado para terceiros. 31/05/2021 11:26:21 (a) Para a reação, temos que , de modo que: (b) Temos que Supondo que , segue que: Logo, (c) Utilizando o fato que para essa reação, segue que: 11.11 – 2NO(g) + Cl (g) 2NOCl(g) 2 Temos que: Podemos montar a tabela: 2NO(g) Cl2(g) 2NOCl (g) 2 1 ---------- Assim, Supondo que , segue que: