PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 31 do IME 2021
Considere
| Substância | Energia Livre de Gibbs padrão de Formação (\text{kJ.mol}^{-1}), a 25 ^\circ\text{C} |
|---|---|
| Benzeno (líquido) | +124 |
| Benzeno (gasoso) | +129 |
Dados:
• \text{R}=0{,}08\text{ atm.L/ K.mol} = 8{,}3\text{ J/ K.mol} = 62{,}3\text{ mmHg.L/ K.mol}
A pressão de vapor do benzeno em atm, a temperatura de 298 K, é aproximadamente:
- Ae^{-4{,}77}
- Be^{-2{,}02}
- Ce^{-0{,}21}
- De^{-209{,}7}
- Ee^{-12{,}4}
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Resolução comentada
Para a vaporização do benzeno, \ce{C6H6(l) <=> C6H6(g)}, a energia livre padrão da reação é a diferença entre as energias livres de formação do produto e do reagente:
No equilíbrio, vale \Delta G^\circ = -RT\ln K. A constante K_p dessa reação envolve só o gás (o líquido puro tem atividade 1), então K_p = P_{vapor}, em atm, já que o estado padrão usa 1 atm.
- Calcular RT: RT = 8{,}3 \times 298 = 2473{,}4\ \text{J/mol}.
- Isolar o logaritmo: \ln K_p = -\dfrac{\Delta G^\circ}{RT} = -\dfrac{5000}{2473{,}4} \approx -2{,}02.
- Logo, P_{vapor} = e^{-2{,}02}\ \text{atm}, cerca de 0{,}13 atm, valor plausível para o benzeno a 25 °C.
O valor de R a usar é o em J/K·mol, porque \Delta G^\circ está em joules.
Alternativa B.
Pegadinha: Usar R em atm.L/K.mol ou deixar \Delta G^\circ em kJ sem converter para J engana na hora de calcular \Delta G^\circ/RT.
Por que as outras alternativas estão erradas
- AValor sem origem clara no cálculo; não corresponde a \Delta G^\circ/RT com os dados fornecidos.
- CUsaria R=0{,}08 misturado com joules, ou outro erro de unidade, e não dá 5000/2473.
- DUsa \Delta G^\circ em kJ (5) ou erra a escala de unidades, resultando num expoente absurdo.
- EUsa \Delta G^\circ = 129+124 ou outro valor errado, em vez da diferença de 5 kJ.
Assuntos: energia livre de Gibbs, equilíbrio químico, pressão de vapor.
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Fonte: IME 2021 · Prova objetiva. Prova oficial ↗