Termodinâmica Química
Nomes:
Mariana Akemi Takano - 17013
Marília Reis Cândido Martins - 17015
Michelle Cristianne de Souza - 17017
Professor: Élcio Barrak
Temas abordados
■
■
■
■
■
■
■
Processos espontâneos
Entropia e Segunda Lei da Termodinâmica
Interpretação molecular da entropia
Variações de entropia nas reações quimicas
Energia livre de Gibbs
Energia livre e temperatura
Energia livre e constante de equilíbrio
Mariana/ Marília / Michelle
2/28
Processos Espontâneos
1ª Lei da Termodinâmica: energia de um
sistema é conservada
= variaçao da energia interna
= calor absorvido pelo sistema
= trabalho realizado pela vizinhança
Mariana/ Marília / Michelle
3/28
Processos Espontâneos
Espontâneo
Não Espontâneo
Mariana/ Marília / Michelle
4/28
Processos Espontâneos
Espontâneo para T ≻ 0
Espontâneo para T ≺ 0
Mariana/ Marília / Michelle
5/28
Processos Espontâneos
Processos Reversíveis: o sistema pode
ser restaurado ao seu estado original
sob as mesmas condições de energia.
Processos Irreversíveis: não podem
simplesmente ser revertidos para se
restaurar o sistema ao estado original.
Mariana/ Marília / Michelle
6/28
Entropia e a 2ª Lei da
Termodinâmica
Expansão espontânea de um gás
Espontâneo
Não
Espontâneo
Mariana/ Marília / Michelle
7/28
Entropia e a 2ª Lei da
Termodinâmica
Entropia (S): é uma grandeza
termodinâmica que expressa a desordem.
= variação de entropia do sistema
= transferência de calor (‘rev’ indicando
reversibilidade)
= temperatura constante
Mariana/ Marília / Michelle
8/28
Entropia e a 2ª Lei da
Termodinâmica
Exemplo:
A entropia do
universo deve
aumentar durante um
processo espontâneo
mesmo se a entropia
do sistema diminuir.
Mariana/ Marília / Michelle
9/28
Entropia e a 2ª Lei da
Termodinâmica
2ª Lei da Termodinâmica: expressa o
conceito de espontaneidade dos processos
Processo reversível:
Processo irreversível:
Mariana/ Marília / Michelle
10/28
Interpretação molecular
da entropia
Para mudanças de estado físico:
■
■
Sólido
Líquido
Gasoso
Gasoso
Líquido
Sólido
Mariana/ Marília / Michelle
11/28
Interpretação molecular
da entropia
Uma reação que leva à redução do número
de moléculas gasosas geralmente acarreta a
diminuição da entropia. Exemplo:
Mariana/ Marília / Michelle
12/28
Interpretação molecular
da entropia
Há três tipos de movimentos moleculares:
translacional, vibracional e rotacional.
Mariana/ Marília / Michelle
13/28
Interpretação molecular
da entropia
3ª Lei da Termodinâmica: no zero absoluto,
a entropia de uma substância cristalina
pura é zero: S(0 K) = 0
Mariana/ Marília / Michelle
14/28
Interpretação molecular
da entropia
Com o aumento temperatura, geralmente
ocorre o aumento da entropia.
Mariana/ Marília / Michelle
15/28
Interpretação molecular
da entropia
Segundo Ludwig Boltzmann, para um
sistema isolado, a entropia é:
S = k ln W
Constante de Boltzmann: k = 1,38 x 10-²³ J/K
ln: logaritmo natural
W: número de arranjos possíveis no sistema
Mariana/ Marília / Michelle
16/28
Variações de entropia nas
reações químicas
Entropias molares padrão a
298K
Mariana/ Marília / Michelle
17/28
Variações de entropia nas
reações químicas
Variações de entropia na vizinhança
para um processo isotérmico:
= calor absorvido ou fornecido pelo sistema
Mariana/ Marília / Michelle
18/28
Energia livre de Gibbs
Geralmente um processo espontâneo
ocorre com aumento na entropia. Mas
há exceções, como a formação do
cloreto de sódio em que mesmo sendo
espontâneo há uma diminuição na
entropia.
Mariana/ Marília / Michelle
19/28
Energia livre de Gibbs
A energia livre é dada pela equação:
G = H - TS
G: energia de Gibbs
H: entalpia
S: entropia
T: temperatura absoluta
Mariana/ Marília / Michelle
20/28
Energia livre de Gibbs
Para temperaturas constantes, usa-se:
Mariana/ Marília / Michelle
21/28
Energia livre de Gibbs
Para definir a espontaneidade da reação,
Gibbs obteve a seguinte equação:
sendo temperatura e pressão constantes.
Mariana/ Marília / Michelle
22/28
Energia livre de Gibbs
A relação de espontaneidade de uma
reação é dada por:
ΔG < 0, reação espontânea para o lado direito
ΔG
ΔG
=<
0, 0reação em equilíbrio
ΔG > 0, reação não espontânea para o lado
direito
Mariana/ Marília / Michelle
23/28
Energia Livre de Gibbs
OBS 1: “Em um processo espontâneo, a
temperatura e pressão constantes, a energia
livre sempre diminui”
OBS 2: A energia livre do sistema é
diminuída no sentido do equilíbrio, que
representa o mínimo de energia livre.
Mariana/ Marília / Michelle
24/28
Energia livre de Gibbs
Variações de energia livre padrão:
são calculadas através das energias
livres padrão.
Mariana/ Marília / Michelle
25/28
Energia livre e temperatura
Mariana/ Marília / Michelle
26/28
Energia livre e constante de
equilíbrio
R: constante dos gases ideais
T: temperatura absoluta
Q: quociente de reação
Mariana/ Marília / Michelle
27/28
Referências bibliográficas
● Química: A Ciência Central, 9ª
edição. Brown, LeMay, Bursten.
● Princípios de Química, 3ª edição.
Atkins, Peter; Jones Loretta.
● images.google.com.br
Mariana/ Marília / Michelle
28/28