Energia Livre de Gibbs, G

Energia Livre de Gibbs, G
∆Suniv = ∆Sviz + ∆Ssistema
H sistema
Suniv. 
 Ssistema
T
Multiplicar tudo por -T
-T∆Suniv = ∆Hsistema - T∆Ssistema
-T∆Suniv = variação da energia livre de
Gibbs para o sistema = ∆Gsistema
Sob condições padrão —
∆Gosistema = ∆Hosistema - T∆Sosistema
∆Go = ∆Ho - T∆So
Variação da energia livre de Gibbs = variação total
de energia do sistema – energia perdida no
desordenamento do sistema
Se a reação é :
• exotérmica (∆Ho negativo) (energia é dispersada)
• e a entropia aumenta (∆So positivo)
(matéria é dispersada)
• então ∆Go tem que ser NEGATIVO
• a reação é espontânea e produto-favorecida
∆Go = ∆Ho - T∆So
Variação da energia livre de Gibbs = variação total
de energia do sistema – energia perdida no
desordenamento do sistema
Se a reação é :
• endotérmica (∆Ho positivo)
• e a entropia diminui (∆So negativo)
• então ∆Go tem que ser POSITIVO
• a reação não é espontânea (e é reagente-favorecida)
Energia Livre de Gibbs, G
∆Go = ∆Ho - T∆So
∆Ho
∆So
∆Go
Reação
Exo (-)
Aumenta (+)
-
Produtofavorecida
Endo (+)
Diminui (-)
+
Reagentefavorecida
Exo (-)
Diminui (-)
?
Dependente de T
?
Dependente de T
Endo (+) Aumenta (+)
Energia Livre de Gibbs, G
∆Go = ∆Ho - T∆So
Há dois métodos de se calcular ∆Go
a)Determinar ∆Horeação e ∆Soreação e usar a
equação de Gibbs.
b)Usar valores tabelados de energia livre de
formação, ∆Gfo.
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
Energia Livre de Formação
Note que ∆G˚f para substância simples = 0
Cálculo de
o
∆G
reação
Combustão do acetileno
C2H2(g) + 5/2 O2(g) --> 2 CO2(g) + H2O(g)
Use entalpias de formação para calcular
∆Horeação = -1238 kJ
Use entalpias molares padrão para calcular
∆Soreação = -97,4 J/K ou -0,0974 kJ/K
∆Goreação = -1238 kJ - (298 K)(-0,0974 J/K) = -1209 kJ
A reação é produto-favorecida apesar do ∆Soreação
negativo.
A reação é “movida a entalpia”
Cálculo de
o
∆G
reação
NH4NO3(s) + calor ---> NH4NO3(aq)
A dissolução do nitrato de amônio é produtofavorecida?
Caso seja, ela é movida a entalpia ou a
entropia?
Cálculo de
o
∆G
reação
NH4NO3(s) + calor ---> NH4NO3(aq)
Nas tabelas de dados termodinâmicos, encontramos que
∆Horeação = +25,7 kJ
∆Soreação = +108,7 J/K ou +0,1087 kJ/K
∆Goreação = +25,7 kJ - (298 K)(+0,1087 J/K)
= -6,7 kJ
A reação é produto-favorecida apesar do ∆Horeação
negativo.
A reação é “movida a entropia”
Energia Livre de Gibbs, G
∆Go = ∆Ho - T∆So
Há dois métodos de se calcular ∆Go
a)Determinar ∆Horeação e ∆Soreação e usar a
equação de Gibbs.
b)Usar valores tabelados de energia livre de
formação, ∆Gfo.
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
Cálculo de
o
∆G
reação
∆Goreação =  ∆Gfo (produtos) -  ∆Gfo (reagentes)
Combustão do carbono
C(grafite) + O2(g) --> CO2(g)
∆Goreação = ∆Gfo(CO2) - [∆Gfo(graf.) + ∆Gfo(O2)]
∆Goreação = -394,4 kJ - [ 0 + 0]
Note que a energia livre de formação de uma
substância simples é 0.
∆Goreação = -394,4 kJ
A reação é produto-favorecida conforme o
esperado
Energia Livre e Temperatura
2 Fe2O3(s) + 3 C(s) ---> 4 Fe(s) + 3 CO2(g)
∆Horeação = +467,9 kJ
∆Soreação = +560,3 J/K
∆Goreação = +300,8 kJ
A reação é reagente-favorecida a 298 K
A que temperatura o ∆Goreação muda de (+) para (-)?
Quando ∆Goreação = 0 = ∆Horeação - T∆Soreação
T
H reação
Sreação
467,9 kJ

 835,1 K
0,5603 kJ
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Termodinâmica e Keq

FATO: ∆Goreação é a variação de energia livre
quando reagentes puros são TOTALMENTE
convertidos em produtos puros.

FATO: Sistemas produto-favorecidos
apresentam Keq>1.

Portanto ambos, ∆G˚reação e Keq estão
relacionados à espontaneidade da reação.
Termodinâmica e Keq
Keq está relacionado à
espontaneidade da reação, e
portanto a ∆Goreação.
Quanto maior o valor de K, mais
negativo é o valor de ∆Goreação
∆Goreação = - RT lnK
onde R = 8,31 J/K•mol
Termodinâmica e Keq
∆Goreação = - RT lnK
Calcule K para a reação
N2O4 --->2 NO2
∆Goreação = +4,8 kJ
∆Goreação = +4800 J = - (8,31 J/K)(298 K) ln K
4800 J
lnK   1,94
(8,31 J/K)(298 K)
K = 0,14
Quando ∆Goreação > 0, então K < 1
∆G, ∆G˚, e Keq
• ∆G é a variação de energia livre fora das
condições padrão.
• ∆G é relacionado a ∆G˚
• ∆G = ∆G˚ + RT ln Q
onde Q = quociente de reação
• Quando Q < K ou Q > K, a reação é
espontânea.
• Quando Q = K a reação está em equilíbrio
• Quando ∆G = 0 a reação está em
equilíbrio
• Portanto, ∆G˚ = - RT ln K
∆G, ∆G˚, e Keq
Figure 19.10
∆G, ∆G˚, e Keq
• Reação produtofavorecida
• –∆Go e K > 1
• Neste caso,
•
∆Greação é < ∆Gorxn
portanto o estado com a
presença tanto de
reagentes quanto de
produtos é MAIS
ESTÁVEL do que a
conversão completa.
∆G, ∆G˚, e Keq
Reação produto-favorecida.
2 NO2 ---> N2O4
∆Goreação = – 4,8 kJ
Aqui ∆Greação é menor do que ∆Goreação, portanto o
estado com reagente e produtos presentes é mais
estável do que a conversão completa.
∆G, ∆G˚, e Keq
Reação reagente-favorecida.
N2O4 --->2 NO2
∆Gorxn = +4,8 kJ
Aqui ∆Goreação é maior do que ∆Grxn , portanto o estado com
reagente e produtos presentes é mais estável do que a
conversão completa.
Termodinâmica e Keq

Keq está relacionado ao favorecimento da
reação.

Quando ∆Goreação < 0, a reação se move
energeticamente “ladeira abaixo”

∆Goreação é a variação da energia livre quando
os reagentes sãop convertidos
TOTALMENTE em produtos