Termodinâmica Química

Caio Coutinho Costa 15721Rafael Rachid de Almeida 15743

Prof. Élcio Barrak

Termodinâmica Química é a área da química que explora as relações de energia de uma reação.

Dois processos importantes para a termodinâmica são a entalpia, que mede a energia das reações, e a entropia, que indica a aleatoriedade das reações.

Para entendermos entropia, necessitamos de alguns conceitos:

• Processos espontâneos;

• Processos reversíveis;

• Processos irreversíveis.

Processos Espontâneos

Espontâneo

Não-espontâneo

Processos Reversíveis

Processos Irreversíveis

Entropia

A entropia está relacionada com o grau de aleatoriedade e a desordem de uma reação.

ΔSsis = qrev/T

Entropia na Vizinhança

A variação da entropia na vizinhança dependerá de quanto calor for absorvido ou fornecido pelo sistema.

ΔSvizin = -qsis/T

A Entropia e a Segunda Lei da Termodinâmica

Como já visto, os processos nos quais a desordem do sistema aumenta tendem a ocorrer espontaneamente.

Espontâneo

Não-espontâneo

Segunda Lei da Termodinâmica

A segunda lei nos diz como a entropia controla a espontaneidade das reações.

ΔSuniv = ΔSsis + ΔSvizin

ΔSuniv = 0 Processo reversível

ΔSuniv > 0 Processo irreversível

Uma reação química tende a ocorrer quão maior for o grau de liberdade das partículas do sistema, ou seja, maior seu valor de entropia.

Ex.:

CO2(s) CO2(g)

H2O(l) H2O(g)

Outros fatores que influenciam no valor da entropia são os movimentos translacional, vibracional e rotacional.

Ex.:

ΔSHCl(g) > ΔSAr(g)

NO(g) + O2(g) NO2(g)

Movimentos vibracional e rotacional

Terceira Lei da Termodinâmica

A terceira lei nos diz que a entropia de uma substância cristalina pura no zero absoluto é zero.

A entropia geralmente aumenta com o aumento da temperatura.

Ssólido < Slíquido < Sgás

Entropia molar padrão

Os valores de entropia molar das substâncias em seus estados-padrão são conhecidos como entropias molares padrão.

ΔSºreação = ∑nSº(produtos) - ∑mSº(reagentes)

Energia Livre de GibbsA energia livre é uma função de

estado termodinâmica que combina entalpia com entropia.

G = H – TS

À temperatura constante,

ΔG = ΔH – TΔS

Em processos e reações à temperatura e pressão constantes, o sinal da energia livre relaciona-se com espontaneidade.

ΔG < 0 o processo é espontâneo

ΔG = 0 ocorre equilíbrio

ΔG > 0 o processo não é espontâneo

Energia Livre Padrão de Formação

A variação da energia livre de formação pode ser calculada à partir da seguinte expressão:

ΔGº = ∑nGºƒ(produtos) - ∑mGºƒ(reagentes)

Ela nos é útil para nos fornecer o equilíbrio da reação.

A energia livre pode ser relacionada com o equilíbrio químico de uma reação pela seguinte expressão:

ΔG = ΔG° + RT lnQ

Lembrando que quando no equilíbrio, o quociente Q é igual à constante de equilíbrio Keq e ΔG = 0. Daí,

ΔG° = -RT lnKeq

Referências Bibliográficas

Brown, Lemay e Bursten - “Química: a ciência central ”, 9ª ed.. São Paulo: Pearson, 2005