Problema 3C.33

Como a reação ocorre a pressão e temperatura constantes, sua espontaneidade é determinada pela energia livre de Gibbs: $$\Delta G = \Delta H - T\Delta S$$ Sabendo que a reação apresenta $\Delta G = 0$ e que tanto $\Delta H$ quanto $\Delta S$ são positivos, é possível analisar a condição de equilíbrio e o efeito de variações de temperatura sobre o sentido espontâneo da reação.

Como $$\Delta G = 0$$ tem-se $$0 = \Delta H - T\Delta S$$ Logo, $$T = \dfrac{\Delta H}{\Delta S}$$ Portanto, a temperatura do meio reacional é próxima de $\Delta H/\Delta S$.

Em pressão e temperatura constantes, a condição $$\Delta G = 0$$ indica que o sistema está em equilíbrio. Como se trata de uma reação química, esse equilíbrio é dinâmico, isto é, as reações direta e inversa continuam ocorrendo com velocidades iguais.

Como $$\Delta H > 0 \qquad\text{e}\qquad \Delta S > 0$$ o aumento de temperatura faz com que o termo $$-T\Delta S$$ se torne mais negativo. Assim, a energia livre da reação fica $$\Delta G < 0$$ e o sentido direto passa a ser espontâneo. Portanto, a composição do meio reacional se altera no sentido dos produtos.

Se a temperatura diminui, o termo $$-T\Delta S$$ fica menos negativo, de modo que a reação direta passa a apresentar $$\Delta G > 0$$ Nesse caso, o sentido direto torna-se não espontâneo, mas o sentido inverso torna-se espontâneo. Portanto, ainda há variação na composição do meio reacional, agora no sentido dos reagentes.