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Variações na energia livre e o quociente de reação

Transcrição de vídeo

é muito importante entender a relação entre a variação da energia livre e que o consciente da reação o delta g é a diferença instantânea entre as energias livres dos reagentes e dos produtos que é o nosso consciente de reação ele diz onde nós estamos na equação e lembre se de que ele tenha a mesma forma da constante de equilíbrio cá delta g zero é a variação padrão da energia livre ou seja a variação da energia livre em condições padrão r é constante do gás e te a temperatura em kelvin lembre se também de que delta g 100 do menor que 0 a reação é espontânea no sentido direto quando delta g é positivo a reação não é espontânea no sentido direto esse hotel taj for igual a zero a reação está em equilíbrio vamos aplicar essa equação em um exemplo aqui temos uma relação em que se tenta sintetizar amônia nossa meta é calcular a variação da energia livre ou seja obter o delta g para os reagentes a seguir na temperatura de 25 graus celsius e sendo dadas as pressões parciais dos reagentes então gás nitrogênio mais gás hidrogênio nos da amônia também no estado gasoso temos também a informação de que o delta g 0 a 25 graus celsius para essa reação de menos 33 quilos jales e lembre se de que para gases é muito mais fácil medir a pressão do que a concentração e neste caso aqui as pressões parciais de todos os gases é de uma atmosfera uma atmosfera para o nitrogênio uma atmosfera para o hidrogênio atmosfera para o amônia queremos obter o delta g então vamos escrever aqui a nossa equação delta g é igual a delta g zero mais rt logaritmo natural de que vamos precisar saber quem é que o nosso consciente de reação lembre se de que têm a mesma forma da constante de equilíbrio para constante de equilíbrio temos as concentrações dos produtos sobre as concentrações dos reagentes e e levamos as concentrações as potências indicadas pelos coeficientes mas aqui nós temos informações sobre as pressões parciais e não concentrações vamos aqui então colocar que p para lembrar que estamos tratando com pressões parciais e o consciente da reação vai ser a pressão parcial do amônia elevada ao expoente indicado pelo coeficiente que a 2 sobre a pressão parcial do nitrogênio e levado ao coeficiente que aqui é 11 vezes a pressão parcial do hidrogênio elevado a terceira potência três é o coeficiente do gás hidrogênio temos a informação de que as pressões parciais para todos os gases são de uma atmosfera então temos um elevado ao quadrado sobre um elevado a primeira potência vezes um elevado a terceira potência que resulta em um então nesse momento consciente de reação é um vamos colocar então um no lugar do que na nossa equação para poder obter o valor de delta g que é quem nós estamos procurando e quanto da o logaritmo natural de um ele é evidentemente igual a zero então todo este termo aqui vai para zero e ficamos com delta g igual ao hotel taxa zero ou seja a variação das energias livres é igual à variação padrão de energia livre que neste caso vai ser exatamente igual a menos 33 quilos já lhe vamos pensar sobre algumas coisas aqui primeiro nós obtivemos um valor negativo para a delta g e então a nossa reação é espontânea no sentido direto então aqui nós estamos favorecendo a reação no sentido de obter mais produtos mas amônia do que agentes note que nesta situação o delta g é igual ao delta g zero e isso acontece faz sentido porque delta g zero é a variação um padrão da energia livre ou seja a variação de energia livre em condições padrão que é o que nós temos aqui as condições normais uma atmosfera para cá dá gás então isso faz sentido e aqui se você quiser se inscrever poderia colocar quilojoules por molde reagente o que indica para esta equação escrita exatamente aqui qual é a variação da energia livre ou seja quando um monte de nitrogênio se combina com 3 molz de hidrogênio para nos dar dois molz de amônia o delta g a variação de energia livre para essa reação é de 33 quilos jales negativos vamos tomar outro conjunto de pressões parciais vamos dizer agora que cada um dos gases tem a pressão parcial de 4 atmosferas e nestas condições qual é a variação da energia livre no momento para a nossa reação acontecendo a 25 graus celsius estamos tentando obter delta g you delta g igual a delta g zero mais rt vezes o logaritmo natural de que vamos precisar do valor de que temos aqui que pp e no exemplo anterior já vimos como obter o valor de que então vamos ter aqui quatro elevado a segunda potência sobre quatro elevado a primeira potência vezes quatro elevado a terceira potência 4 elevado a segunda potência 16 sobre quatro vezes quatro levado a terceira potência é 64 efetuando com a calculadora 16 / quatro vezes 64 dá resultado 0,0625 ou seja neste momento consciente da reação é de 0,06 25 isso no momento em que todas as pressões parciais são de 4 atmosferas vamos agora colocar o valor de que na nossa equação e poderemos resolver para obter delta g então delta g igual ao delta g 0 e nesta situação delta gera menos 33 vezes 10 a terceira jales lembre se sempre de que estamos aqui usando já o li comunidade então temos que fazer o 3310 a terceira não podemos colocar só ao menos 33 pensando em que nos ralis mas r é a constante do gás 8,300 14 jales por mall kelvin já que a constante do gás está em jales por mall temos que colocar o delta g também em jales por mall em seguida temos a temperatura temos a temperatura informada de 25 graus celsius mas precisamos da temperatura em kelvin ea temperatura de 25 mais 273 resulta em 298 kelvin observe que kelvin cancela aqui vezes o logaritmo natural de que sendo que que 0,06 125 e vamos fazer as contas agora vamos começar com o logaritmo natural de 0,06 125 e esse valor deve ser multiplicado por 298 e agora x 8,300 e 14 vamos adicionar agora ao delta g zero que é menos 33 vezes 10 a terceira e obtivemos a nossa variação de energia livre que é igual a menos 39,9 quilojoules por mall então aqui delta g com a menos 39,9 quilojoules por mo e lembre se de que falamos em mons da nossa reação então especificamente nesta reação quando um molde nitrogênio se combina com três modos de hidrogênio geram 2 molz de amônia como delta g negativos já sabemos então que a nossa reação é espontânea no sentido direto ou seja dos regentes para o produto e isso faz com que nós tenhamos mais dos nossos produtos vamos pensar agora a que distância nós estamos do equilíbrio o nosso consciente de reação e 0,06 525 para esta reação a 25 graus celsius a constante de equilíbrio vamos dizer cap é 6,1 vezes 10 elevado a quinta o nosso consciente da reação de 0,06 125 que é muito menor do que cá então que é bem menor do que cá então nós temos aqui uma força em direção a fazer muito mais produtos do que manter reagentes a nossa reação acontece no sentido direto para fazer mais produtos aqui nós sabemos disso olhando para o sinal negativo do delta g indicando que a reação é espontânea no sentido direto no sentido de obter os produtos nós sabemos isso também comparando o coeficiente da reação conca que a constante de equilíbrio já que que não é igual à kaká não temos equilíbrio aqui estamos distantes do equilíbrio e temos portanto uma reação espontânea então vamos conseguir fazer mais dos nossos produtos a reação acontece aqui para a direita então vamos obter mais dos nossos produtos e perder alguma coisa dos nossos reagentes e o que acontece com o que bem conforme a reação acontece o numerador vai aumentando e vamos diminuindo a quantidade de reagentes e pense sobre isso aumentando numerador e diminuindo o denominador conforme a reação acontece conforme vamos obtendo mais produtos o valor de que aumenta e conforme que aumenta o que é que vai acontecer com delta g então vamos pensar sobre isso se o que aumenta o que acontece com a variação da energia livre vamos colocar um outro valor aqui e vamos supor que o que é igual a 100 outro instante então eu tinha 0,0 625 de valor para quê e agora vamos supor que aumentou para 100 então aumentando que o que é que vai acontecer com o delta g vamos colocar esses números na equação e ver o que acontece delta g é igual a menos 33 vezes 10 a terceira jales por mall não vou escrever agora as unidades aqui para ganhar mais espaço mais 8,300 e 14 a nossa constante do gás vezes a temperatura temos aqui ainda 298 kelvin ea única diferença é que vou substituir 100 para que para vermos o que acontece aumentar o valor de que como delta g vamos fazer as contas vamos encontrar um lugar íntimo natural de sem multiplicar o resultado por 298 e multiplicar isso por 8,300 e 14 e vamos adicionar o delta g zero e é menos 33 vezes 10 elevado a terceira vamos ter então menos 21,6 quilos já li por mal para o delta g então aumentando que o que acontece com o delta g o delta g foi de menos 39,9 para menos 21,6 então estamos nos aproximando de zero conforme a reação acontece da esquerda para a direita a reação ainda é espontânea e ainda temos um valor negativo para a delta g então ainda temos uma força no sentido de gerar mais produtos que ainda é menor do que cá o que aqui é 100 enquanto cair 6,1 vezes desta quinta então vamos continuar indo para a direita e fazendo mais produtos a reação ainda é espontânea e o que acontece no equilíbrio nós já sabemos que no equilíbrio delta g deveria ser igual a zero e que deve ser igual a ca o consciente da reação é igual à constante de equilíbrio vamos colocar essas idéias na nossa equação e verificar se é verdadeira então delta g é igual ao delta g zero - 33 vezes 10 a terceira mas a constante do gás que é 8,300 e 14 vezes a temperatura de 298 mas agora em vez de fazer um logaritmo natural de que vamos já colocar o valor de cá no logaritmo então vamos ter aqui o logaritmo natural de 6,1 vezes 10 elevado a quinta potência vamos ver então o que acontece com o delta g vamos começar pelo logaritmo natural de 6,1 vezes 10 elevado a quinta multiplicá lo por 298 em seguida multiplicá lo por 8,300 e 14 e vamos conseguir 33 quilos jales positivos então percebo que acontece no hotel taj é igual ao menos 33 vezes 10 a terceira e tudo isto aqui a direita nos deu 33 vezes 10 a terceira positivo e evidentemente esse cálculo é igual a zero delta g igual a zero como esperado então delta g igual a zero e nós estamos no equilíbrio quando que é igual à kaká e nós colocamos isso na nossa equação vamos encontrar um delta g valendo zero ou seja não existe mais alguma força favorecendo as enchentes e dos produtos não alguma força fazendo aparecer mais produtos porque nós estamos no equilíbrio as energias livres dos regentes e dos produtos são iguais até o próximo vídeo