A partir de los valores de ∆H y ∆S, prediga cúales de las siguientes reacciones serian espontaneas a 25°C. Reacción A : ∆H = 10, 5kJ, ∆S = 30 J / K B : ∆H = 1. 8kJ, ∆S = - 113 J / K Si las reacciones no son espontáneas a 25°C, ¿a qué temperatura puede hacerse espontánea cada una?
En resumen
- Para determinar si una reacción ocurre espontaneamente a una determinada de temperatura, es necesario conocer la Energía Libre de Reacción o Energía Libre de Gibbs. - La Energía Libre de Gibbs, se denota por la expresión ΔGr.
- Para determinar si una reacción ocurre espontaneamente a una determinada de temperatura, es necesario conocer la Energía Libre de Reacción o Energía Libre de Gibbs.
- La Energía Libre de Gibbs, se denota por la expresión ΔGr.
- La Energía Libre de Gibbs, es un potencial termodinámico, es decir.
Una función extensiva con unidades de energía, que da la condición de equilibrio y espontaneidad para una reacción química ( a condiciones de presión y temperatura constante).
- La Energía Libre de Gibbs para un proceso a temperatura y presión constante, viene dada por :
ΔGr = ΔH - T xΔS(Ecuación 1)
.
- Donde : ΔH es el cambio de entalpía de la reacción, en kJ / mol ΔS es el cambio de entropía de la reacción, en J / mol °K T es la temperatura a la que ocurre la reacción, en °K - Cuando una reacción esta en estado de equilibrio, ΔGr = 0 - Para que una reacción sea espontánea, ΔGr < 0 - La reacción no es espontanea, ΔGr > 0 - A) A una temperatura T = 25°C (298 °K) asumiendo 1 mol de reacción, siendo ΔH = 10, 5 kJ (10500 J) yΔS = 30 J / °K, el cambio de Energía Libre de Gibbs, sustituyendo los valores en la Ecuación 1, es :
ΔGr = 10500 J / mol - 298 °K x 30 J / mol °K ⇒ ΔGr = 1560 J / mol > 0 - Lo que significa que la reacción Aa 25°C )298 °K), la reacción No es Espontanea - B) La reacción B a 25°C (298 °K), ΔH = 1, 8 kJ / mol (1800 J / mol), ΔS = 113 J / mol °K, tiene un Cambio en la Energía Libre de Gibbs, de :
ΔGr = 1800 j / mol - 298 °K x 113 J / mol °K⇒ΔGr = - 31874 J / mol < 0 - Lo que significa que la reacción B a 25°C si ocurre espontáneamente.
- C) Como la reacción A no es espontáneamente, la temperatura a la cual ella si se hace espontanea es cuando ocurre debe ser mayor a la temperatura a la cualΔGr = 0, que denotaremos Tx.
- De la Ecuación 1, se despeja T≡Tx, y se tiene :
Tx > (ΔGr - ΔH) / ΔS - Sustituyendo valores, Tx es :
Tx > (0 J / mol - 10500 J / mol) / 30 J / mol°K ⇒ Tx > 350 °K (77 °C) - Cuando la temperatura de la reacción A es mayor a 77 °C la reacción ocurre espontáneamente.
Se puede utilizar el litio, sodio o potasio porque estos metales pueden desplazar espontáneamente al aluminio de su sal.
Tenemos de datos ♤G = - 35. 5 kj / mol ♤H = - 25. 0kj / mol ♤S = - 13. 2j / mol. K T = ? Bueno sabemos que la formula de ♤G es esta : ♤G = ♤H - T. ♤S Reemplazamos valores - 35. 5kj / mol = - 25. 0kj / mol - T. - 13. 2j…