Question

A reação Si(s) + 2 Cl2(g) --> SiCl4(g) é espontânea sob condições padrão a 298,15K? Responda a essa pergunta calculando ΔS0(sistema), ΔS0 (vizinhança) e ΔS0 (universo). Defina os reagentes e produtos como sistema.S0(Si(s))= 18,82 J/K.mol, S0(SiCl4(g))= 334,86 J/K.mol

Answer 1

Si (s) + 2 Cl₂ (g) → SiCl₄ (g)

Reagentes: Si (s) e Cl₂ (g)

Produto: SiCl₄ (g)

Dados:

S°f Si (s) = 18,82 J/K·mol

S°f Cl₂ (g) = 222,9 J/K·mol

S°f SiCl₄ (g) = 334,86 J/K·mol

ΔS sistema = ΔS reação

ΔS reação = ∑S prod - ∑S reag

ΔS reação = (334,86) - (18,82 + 2 · 222,9)

ΔS reação = - 129,76 J/K·mol

ΔS sistema = - 129,76 J/K·mol

*Note que há um decréscimo em S porque 2 mols  de gás forma 1 mol de gás.

H°f SiCl₄ (g) = - 657 kJ/mol = - 657000 J/mol

ΔH sistema = ΔH reação

ΔH reação = ∑H prod - ∑H reag

ΔH reação = (- 657000) - (0 + 0)

ΔH reação = - 657000 J/mol

ΔH sistema = - 657000 J/mol

ΔS vizinhança = - ΔH sistema / T

ΔS vizinhança = - (- 657000) / 298,15

ΔS vizinhança = 2203,59 J/K·mol

ΔS universo = ΔS vizinhança + ΔS sistema

ΔS universo = 2203,59 + (- 129,76)

ΔS universo = 2073,83 J/K·mol

Como a reação é exotérmica e a entropia do sistema diminui, é preciso calcular a energia livre de Gibbs e cravar com certeza a espontaneidade dessa reação.

ΔG sistema = ΔH sistema - T · ΔS sistema

ΔG sistema = - 657000 - 298,15 · (- 129,76)

ΔG sistema = - 618312,06 J/mol

ΔH sistema < 0; ΔS sistema < 0; ΔG sistema < 0 ⇒ Reação espontânea