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| Termoquímica refere-se ao estudo do calor em reações químicas. |
- I - Introdução
- II - Energia interna e entalpia
- III - Variações de entalpia
- IV - Lei de Hess
- V - Espontaneidade da reação
Entropia
O termo reação espontânea indica uma reação que pode ocorrer sem agentes externos.
Segundo o Princípio de Thompsen e Berthelot, uma reação química será mais espontânea à medida que for mais exotérmica. No entanto, esse fator não é o único a ser considerado para se prever a espontaneidade de uma reação.
Daí será introduzido o conceito de entropia:
Entropia (S) de um sistema é a medida de sua desordem, ou seja, o quão homogênea
a matéria / energia está distribuída no sistema.
Por exemplo, ao manter contato térmico entre dois blocos com temperaturas diferentes, estamos aumentando a entropia do sistema, pois a tendência é que a energia térmica dos dois corpos se igualem, ou seja, que a energia térmica fique homogênea no sistema através da transferência de calor.
Podemos determinar a variação de entropia (ΔS) de uma reação através da diferença entre o somatório das entropias dos produtos e o somatório das entropias dos reagentes. O valor de ΔS é expresso em cal/K × mol.
Quanto maior for a variação de entropia na reação, mais espontânea ela será. Dessa forma, generalizamos:
Quando mais exotérmica for a reação (menor valor de ΔH) e quanto maior for
a distribuição de matéria e energia no final (maior valor de ΔS), mais espontânea a reação será.
Energia livre de Gibbs
No entanto, só essa generalização é insuficiente para prever a espontaneidade de uma reação química. Por exemplo, para uma reação em que tanto ΔS é alto quanto ΔH ou vice-versa, como determinar sua espontaneidade?
Para resolver esse problema, Josiah Willard Gibbs encontrou uma expressão que relaciona entalpia com entropia, criando a grandeza chamada de energia livre de Gibbs: (expressa em unidade de energia)
ΔG = ΔH − T × ΔS
A variação da energia livre de Gibbs corresponde à expressão acima, em que T é a temperatura absoluta, em kelvin. Para ΔG < 0, provavelmente a reação é espontânea. Para ΔG = 0, considera-se a reação em equilíbrio.
Perceba que quanto maior o valor de ΔS, menor o valor de − T × ΔS, já que T é sempre positivo. Ou seja, quanto maior a variação de entropia, mais espontânea é a reação, e quanto menor o valor da variação de entalpia, mais espontânea é a reação, confirmando o enunciado anterior.
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