PRÁTICA COM QUESTÕES OFICIAIS
Questão 10 (2º semestre · 2º dia · Grupo 2) da 2ª etapa da UFG 2014
Os gráficos a seguir representam o efeito do aumento da temperatura sobre a espontaneidade de uma reação em condições padrão. Os valores de \Delta\text{H}^0 e \Delta\text{S}^0 não variam muito com a temperatura, o que não acontece com \Delta\text{G}^0, que determina a espontaneidade da reação.


Considerando o exposto,
a) identifique os gráficos que representam reações endotérmicas e exotérmicas;
(2,0 pontos)
b) acrescente, em cada um dos gráficos, a curva que representa a variação da energia livre de Gibbs.
(3,0 pontos)
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Resolução comentada
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a) Pela convenção, \Delta H^0 < 0 indica reação exotérmica (libera calor) e \Delta H^0 > 0 indica reação endotérmica (absorve calor). Basta olhar de que lado do zero está a reta horizontal de \Delta H^0 em cada gráfico.
- A e D: \Delta H^0 abaixo de zero, logo exotérmicas.
- B e C: \Delta H^0 acima de zero, logo endotérmicas.
Resposta: A e D são exotérmicas; B e C são endotérmicas.
b) A curva de energia livre vem da relação
Quando T \to 0, o termo T\Delta S^0 \to 0, então a curva de \Delta G^0 começa no valor de \Delta H^0 no eixo vertical. Depois, \Delta G^0 varia com inclinação -\Delta S^0. Ela só cruza o zero se \Delta H^0 = T\Delta S^0, isto é, em T = \Delta H^0/\Delta S^0. Esse ponto é onde as duas retas se encontram, quando se encontram.
- A (\Delta H^0<0, \Delta S^0<0): -T\Delta S^0 é positivo e cresce. A curva de \Delta G^0 parte do nível de \Delta H^0 (negativo), sobe e cruza o zero. A reação é espontânea a baixas temperaturas e deixa de ser a altas temperaturas. O gráfico A desenha a reta de T\Delta S^0 já partindo do nível de \Delta H^0. Mesmo assim, o traçado de \Delta G^0 segue a relação acima, partindo de \Delta H^0.
- B (\Delta H^0>0, \Delta S^0>0): \Delta G^0 parte do nível de \Delta H^0 (positivo), desce e cruza o zero na temperatura em que T\Delta S^0 = \Delta H^0. A reação só é espontânea a altas temperaturas.
- C (\Delta H^0>0, \Delta S^0<0): \Delta G^0 parte do nível de \Delta H^0 (positivo) e sobe, sempre acima de zero. A reação é não espontânea em qualquer temperatura.
- D (\Delta H^0<0, \Delta S^0>0): \Delta G^0 parte do nível de \Delta H^0 (negativo) e desce, sempre abaixo de zero. A reação é espontânea em qualquer temperatura.
Resposta: em todos os gráficos, \Delta G^0 começa no valor de \Delta H^0 no eixo vertical. Ela sobe em A e C (cruzando o zero só em A) e desce em B e D (cruzando o zero só em B).
Assunto: Entropia e energia livre de Gibbs.
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Fonte: UFG 2ª etapa 2014 · 2º semestre · 2º dia · Grupo 2. Prova oficial ↗