Pergunta #34319

Como você sabe, o apenas critério que determina a espontaneidade de uma reação é o Energia livre de Gibbs alterar, #DeltaG#, que é definido como

#color(blue)(bar(ul(|color(black)(DeltaG = DeltaH - T * DeltaS)color(white)(a/a)|)))#

Aqui

#DeltaH# - a entalpia mudança de reação
#T# - a temperatura absoluta em que a reação ocorre
#DeltaS# - a entropia mudança de reação

Agora, para que uma reação seja espontâneo a uma determinada temperatura, deve ter

#DeltaG < 0#

Isso, é claro, implica que um reação não espontânea terá

#DeltaG > 0#

Uma mudança positiva de energia livre de Gibbs corresponde a

#DeltaH - T * DeltaS > 0#

Isso significa que em Baixas temperaturas, Você tem

#DeltaH > T * DeltaS#

Agora, este pode por ser verdade #DeltaH < 0# e #DeltaS < 0#. No entanto, você é informado de que, em temperaturas altas a reação se torna espontânea.

Isso significa que você precisa

#DeltaH - T * DeltaS < 0#

or

#DeltaH < T * DeltaS#

Como você pode ver, isso não podes seja verdade se #DeltaH < 0# e #DeltaS < 0# Porque aumentando o valor de #T# simplesmente faria

#overbrace(DeltaH)^(color(blue)("negative")) > overbrace(T * DeltaS)^(color(blue)("even more negative")) -># non-spontaneous reaction

No entanto, se #DeltaH >0# e #DeltaS > 0#, aumentando o valor de #T# faria

#overbrace(DeltaH)^(color(darkgreen)("positive")) < overbrace(T * DeltaS)^(color(darkgreen)("even more positive")) -># spontaneous reaction

Lembre-se, #T# is sempre positivo porque expressa temperatura absoluta.

Em termos gerais, você pode ter quatro cenários possíveis ao lidar com a mudança de energia livre de Gibbs

• #DeltaH<0#, #DeltaS>0 -># spontaneous at any temperature
• #DeltaH>0#, #DeltaS<0 -># non-spontaneous regardless of temperature
• #DeltaH>0#, #DeltaS>0 -># spontaneous at a certain temperature range
• #DeltaH<0#, #DeltaS<0 -># spontaneous at a certain temperature range

Como você pode ver, as reações que têm #DeltaH > 0# e #DeltaS > 0# estão apenas espontâneo a altas temperaturas.

Nesse caso em particular, a reação é endotérmico, Desde #DeltaH > 0#, mas a alteração da entropia do sistema supera a necessidade de energia a altas temperaturas.

Um exemplo clássico seria o derretimento de gelo, para qual

• #DeltaH > 0 -># you need to add heat to melt ice
• #DeltaS > 0 -># the entropy of the system is increasing because you're going from solid to liquid

No entanto, o derretimento do gelo é apenas espontâneo quando #T > "273.15 K"#, ou seja, a temperaturas acima #0^@"C"#. Quando a temperatura cai abaixo #0^@"C"#, o derretimento do gelo é um não espontâneo processo.