Termodinâmica Química

1. Nomes: Mariana Akemi Takano - 17013 Marília Reis Cândido Martins - 17015 Michelle Cristianne de Souza - 17017 Professor: Élcio Barrak Termodinâmica Química

2. 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 2/28 Mariana/ Marília / Michelle

3. Processos Espontâneos 1ª Lei da Termodinâmica: energia de um sistema é conservada = variaçao da energia interna = calor absorvido pelo sistema = trabalho realizado pela vizinhança 3/28 Mariana/ Marília / Michelle

4. Processos Espontâneos Espontâneo Não Espontâneo 4/28 Mariana/ Marília / Michelle

5. Processos Espontâneos Espontâneo para T ≻ 0 Espontâneo para T ≺ 0 5/28 Mariana/ Marília / Michelle

6. 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. 6/28 Mariana/ Marília / Michelle

7. Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica Expansão espontânea de um gás Espontâneo Não Espontâneo 7/28 Mariana/ Marília / Michelle

8. 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 8/28 Mariana/ Marília / Michelle

9. 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. 9/28 Mariana/ Marília / Michelle

10. Entropia e a 2ª Lei da Termodinâmica 2ª Lei da Termodinâmica: expressa o conceito de espontaneidade dos processos Processo reversível: Processo irreversível: 10/28 Mariana/ Marília / Michelle

11. Interpretação molecular da entropia Para mudanças de estado físico: Líquido Gasoso Sólido Sólido • Gasoso Líquido 11/28 Mariana/ Marília / Michelle

12. Interpretação molecular da entropia Uma reação que leva à redução do número de moléculas gasosas geralmente acarreta a diminuição da entropia. Exemplo: 12/28 Mariana/ Marília / Michelle

13. Interpretação molecular da entropia Há três tipos de movimentos moleculares: translacional, vibracional e rotacional. 13/28 Mariana/ Marília / Michelle

14. Interpretação molecular da entropia 3ª Lei da Termodinâmica: no zero absoluto, a entropia de uma substância cristalina pura é zero: S(0 K) = 0 14/28 Mariana/ Marília / Michelle

15. Interpretação molecular da entropia Com o aumento temperatura, geralmente ocorre o aumento da entropia. 15/28 Mariana/ Marília / Michelle

16. 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 16/28 Mariana/ Marília / Michelle

17. Variações de entropia nas reações químicas Entropias molares padrão a 298K 17/28 Mariana/ Marília / Michelle

18. Variações de entropia nas reações químicas Variações de entropia na vizinhança para um processo isotérmico: = calor absorvido ou fornecido pelo sistema 18/28 Mariana/ Marília / Michelle

19. 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. 19/28 Mariana/ Marília / Michelle

20. 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 20/28 Mariana/ Marília / Michelle

21. Energia livre de Gibbs Para temperaturas constantes, usa-se: 21/28 Mariana/ Marília / Michelle

22. Energia livre de Gibbs Para definir a espontaneidade da reação, Gibbs obteve a seguinte equação: sendo temperatura e pressão constantes. 22/28 Mariana/ Marília / Michelle

23. Energia livre de Gibbs A relação de espontaneidade de uma reação é dada por: ΔG < 0,reação espontânea para o lado direito ΔG < 0 ΔG = 0, reação em equilíbrio ΔG > 0, reação não espontânea para o lado direito 23/28 Mariana/ Marília / Michelle

24. 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. 24/28 Mariana/ Marília / Michelle

25. Energia livre de Gibbs Variações de energia livre padrão: são calculadas através das energias livres padrão. 25/28 Mariana/ Marília / Michelle

26. Energia livre e temperatura 26/28 Mariana/ Marília / Michelle Mariana/ Marília / Michelle Mariana/ Marília / Michelle

27. Energia livre e constante de equilíbrio R: constante dos gases ideais T: temperatura absoluta Q: quociente de reação 27/28 Mariana/ Marília / Michelle

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 28/28 Mariana/ Marília / Michelle