Entropia e Energia Livre – Vestibular

Entropia e Energia Livre

O que são Entropia e Energia Livre: A entropia é uma medida da desordem ou aleatoriedade em um sistema. A energia livre, por sua vez, é um conceito termodinâmico que combina entropia e entalpia para prever a espontaneidade de uma reação. Existem duas formas principais: a energia livre de Gibbs (G) e a energia livre de Helmholtz (A).

Como funcionam: A energia livre de Gibbs, a mais usada, é definida como , onde H é a entalpia, T a temperatura em Kelvin e S a entropia. Uma reação é espontânea se a variação da energia livre de Gibbs (ΔG) for negativa. A entropia tende a aumentar em sistemas isolados, conforme a Segunda Lei da Termodinâmica.

O que não pode faltar para a prova: É importante saber calcular a variação da energia livre de Gibbs para prever a espontaneidade de reações. Questões podem envolver o cálculo de ΔG a partir de dados de entalpia e entropia ou a análise do efeito da temperatura sobre a espontaneidade de uma reação.

Exercício Resolvido

Se uma reação tem ΔH = −100 kJ e ΔS = 50 J/K, a reação é espontânea a 25°C (298 K)?

1. Sim, sempre
2. Não, nunca
3. Sim, apenas a alta temperatura
4. Sim, apenas a baixa temperatura
5. Depende da pressão

Resposta: a) Sim, sempre. O valor de ΔG pode ser calculado como , o que dá . Uma ΔG negativa indica uma reação espontânea.

Exercícios Propostos

1. Uma reação tem ΔH = 40 kJ e ΔS = 100 J/K. A que temperatura a reação se torna espontânea?

1. 298 K
2. 400 K
3. 500 K
4. 600 K
5. 700 K

Resposta: c) 500 K. A reação se torna espontânea quando se torna negativo, ou seja, quando , que é aproximadamente 500 K.

2. Se ΔG de uma reação é −2 kJ/mol a 25°C, qual é o valor de ΔG a 50°C, supondo que ΔH e ΔS permanecem constantes?

1. −2 kJ/mol
2. Menor que −2 kJ/mol
3. Maior que −2 kJ/mol
4. 0 kJ/mol
5. Impossível determinar sem valores de ΔH e ΔS

Resposta: b) Menor que −2 kJ/mol. Aumentar a temperatura aumenta o termo −TΔS, o que faz ΔG se tornar mais negativo se ΔS for positivo.