▷ Energía Libre de Gibbs y Espontaneidad de las Reacciones Químicas [Ejercicio + Explicación]

Éste programa te resuelve todo sin mover ni un solo dedo

En éste post resolveré y explicaré un ejercicio para calcular la espontaneidad de una reacción química, además podrás observar un simulador creado por mí el cual realiza todos los pasos, lo único que debes hacer es cargar correctamente la reacción química. dicho simulador podrás descargarlo para que puedas jugar un poco con la espontaneidad de las reacciones.

DESCARGAR

La idea de la siguiente reacción es saber a que temperatura se descompone el CaCO_3(s) . la reacción química es;

CaCO_3(s) ⇄ CaO_(s) + CO_2(g) 

En la vida real esta reacción se coloca en un horno, la reacción es reversible pues el CaO_(s) + CO_2(g) se combinan rápido para formar CaCO_3(s) , sin embargo en el horno se hace lo posible para extraer el CO_2(g)  y favorecer la reacción de izquierda a derecha, lo importante es saber a que temperatura ocurre la descomposición de CaCO_3(s).

La energía libre de Gibbs nos ayuda a calcular la espontaneidad de una reacción química a una temperatura dada, sin embargo, es necesario calcular esta variable a condiciones estándar, es decir; 1 atm y 25 °C.

Espontaneidad significado

Una reacción espontánea es cuando sí ocurre en un conjunto dado de condiciones, cuando no lo hace es no espontánea.  

Fórmula para calcular ΔG

ΔG = ΔH° - TΔS°

La fórmula nos solicita calcular la Entalpía estándar de la reacción, la entropía estándar de la reacción y la temperatura viene siendo 25 °C, para fines de calculo se ocupa la temperatura en Kelvin, 298.15 K.

Subiendo de los datos de la reacción química

Ahora utilizaré mi simulador para calcular los datos requeridos.

Cargando la reacción química al simulador

El simulador tiene dos filas, en una se puede observar la zona de reactivos que lo limita 5 componentes, al igual que la zona de productos, en realidad es muy difícil encontrar reacciones químicas con más de 5 componentes.

Calculando la entalpía estándar de la reacción química

Corrección: Las unidades son en KJ y no en KJ/mol se ha corregido en la nueva versión 4

El simulador no solo te calcula la entalpía estándar de la reacción química solicitada, también lo resuelve paso a paso.

Calculando la entropía estándar de la reacción química

También calcula la entropía y la resuelve paso a paso, y como un extra, convierte las unidades de Joule a Kilojoule, ya que la ecuación de la energía libre de gibbs ocupa las unidades en Kilojoule.

Calculando la energía libre de Gibbs a condiciones estándar

Puedes observar que en este paso se ocupa la temperatura a condiciones estándar, es decir 25 °C y ya que la temperatura en Kelvin se calcula Kelvin = Temperatura en °C + 273.15 tenemos una temperatura de 298.15 K.

Si el resultado de ΔG es positivo, quiere decir que la reacción no es favorable a 25 °C, para ello el valor de ΔG debe ser negativo, para obtener un valor aproximado, se iguala la ecuación de ΔG a cero, y se despeja la Temperatura.

Calculando la Temperatura con ΔG = 0

Para una ΔG = 0 se tiene una temperatura de 834 °C y una temperatura mayor a esa favorecerá la reacción en el sentido cargado inicialmente, de izquierda a derecha.

Si le sumamos +5 °C a esta temperatura tendremos una ΔG negativa y podemos anexar esa temperatura al horno para comenzar a producir CaO_(s)

Calculando ΔG negativo

Puedes descargar éste simulador en su versión FREE aquí;

SIMULADOR PARA DESTROZAR LAS TAREAS DE TERMODINÁMICA