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Questão 39 do IME 2018

Prova objetiva · Química · Química: Entropia e energia livre de Gibbs

Considere as seguintes afirmativas:

I – Uma reação química a temperatura e pressão constantes será espontânea se a variação da energia livre de Gibbs (\Delta G) for menor que zero.

II – Em um sistema reacional onde a única forma de trabalho observável é o trabalho de expansão, a variação da entalpia (\Delta H) é igual à quantidade de calor liberada ou absorvida pela reação, a pressão constante.

III – Para uma substância simples que admite mais de uma forma alotrópica, não há variação de entalpia na conversão de uma forma em outra.

São corretas:

  1. A
    Somente I.
  2. B
    Somente II.
  3. C
    Somente III.
  4. D
    I e II.
  5. E
    I e III.
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Vamos julgar cada afirmativa.

I – Correta. A \Delta G = \Delta H - T\Delta S é o critério de espontaneidade a T e P constantes: se \Delta G < 0, o processo é espontâneo; se \Delta G > 0, não é; se \Delta G = 0, o sistema está em equilíbrio.

II – Correta. A entalpia é H = U + PV. A pressão constante, e com apenas trabalho de expansão (w = -P\Delta V), o calor trocado é q_P = \Delta U + P\Delta V = \Delta H. Logo, \Delta H é o calor liberado (se negativo) ou absorvido (se positivo) a pressão constante.

III – Errada. Só se atribui entalpia zero à forma alotrópica mais estável da substância simples, no estado padrão (por exemplo, grafite). As outras formas têm entalpia padrão diferente de zero. Exemplo: \ce{C(grafite) -> C(diamante)} tem \Delta H \approx +1{,}9\ \text{kJ/mol}. Portanto, a conversão entre alótropos envolve variação de entalpia.

São corretas apenas I e II.

Alternativa D.

Pegadinha: A afirmativa III engana: substâncias simples têm entalpia zero apenas na forma alotrópica mais estável, não em todas as formas.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AIgnora que a II também está correta: a pressão constante, q_P = \Delta H.
  • BIgnora que a I também está correta: \Delta G < 0 indica processo espontâneo.
  • CA III é falsa: só o alótropo mais estável tem entalpia padrão zero, então a conversão envolve \Delta H.
  • EInclui a III, que é falsa, e deixa de fora a II, que é verdadeira.

Assuntos: Entropia e energia livre de Gibbs, Reações exotérmicas e endotérmicas.

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Fonte: IME 2018 · Prova objetiva. Prova oficial ↗