Por Andréa Becker | Atualizado em 30 de agosto de 2022
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Na maioria dos cursos introdutórios de química, as reações são mostradas com uma única seta, implicando um processo unidirecional. Na realidade, as reações químicas são reversíveis e a direção que elas favorecem depende da energia livre de Gibbs (ΔG) do sistema. Ao avaliar ΔG, os cientistas podem prever se uma reação irá avançar, retroceder ou atingir o equilíbrio.
Entalpia (ΔH)
A entalpia representa a energia total armazenada em um sistema, decorrente em grande parte do movimento aleatório das moléculas. Não é o mesmo que energia potencial de ligações ou energia cinética de movimento em massa. A entalpia muda quando calor ou trabalho é adicionado ou removido e é influenciada pela pressão e pelo volume – especialmente em gases.
Entropia (ΔS)
A entropia mede o grau de desordem ou aleatoriedade em um sistema. Quando um sistema perde calor, como a água congelando em gelo, a sua entropia diminui porque as moléculas adotam um arranjo mais ordenado. Na escala universal, a entropia nunca diminui; sempre tende a aumentar.
O papel da temperatura
Tanto a entalpia quanto a entropia dependem da temperatura. Adicionar calor aumenta ΔH e ΔS. A mudança de energia livre de Gibbs é calculada como ΔG =ΔH – TΔS, onde T é a temperatura absoluta em Kelvin. Como a temperatura multiplica o termo de entropia, pode fazer pender o equilíbrio entre entalpia e entropia, alterando a espontaneidade da reação.
Implicações para reações químicas
Ao examinar ΔG, os químicos podem determinar a viabilidade da reação:
- ΔG < 0 – a reação é espontânea e prossegue na direção direta.
- ΔG > 0 – a reação não é espontânea e tende a reverter.
- ΔG = 0 – o sistema está em equilíbrio; as taxas direta e reversa são iguais.
Quando a entalpia e a entropia favorecem direções opostas, a temperatura torna-se o fator decisivo. Por exemplo, uma reação endotérmica (ΔH > 0) com ΔS positivo pode se tornar espontânea em altas temperaturas porque o termo TΔS supera ΔH.
Compreender a energia livre de Gibbs capacita os pesquisadores para projetar processos eficientes, prever caminhos de reação e controlar a síntese industrial.
