Química Orgânica: Volume 1 (2ª Edição)
6.3 Energia Livre de Gibbs
Na seção anterior, vimos que a entropia é o único critério que determina se
uma reação química será espontânea, ou não. Mas não é suficiente
considerar somente o ΔS do sistema, é preciso também levar em conta o ΔS
das vizinhanças:
ΔS = ΔS + ΔS tot sisviz
A variação total de entropia (sistema mais vizinhanças) tem de ser positiva
para que o processo seja espontâneo. É bastante simples obter o ΔSsis
usando tabelas de valores de entropia-padrão (algo que você deve ter
aprendido no seu curso de Química Geral). Entretanto, a obtenção do ΔSviz
apresenta mais de um desafio. Certamente não é possível observar todo o
universo, assim como podemos medir o ΔS viz? Felizmente, existe uma
solução inteligente para este problema.
A PROPÓSITO
Químicos orgânicos geralmente realizam reações sob pressão constante (pressão atmosférica) e em uma temperatura constante. Por esse motivo, as condições mais importantes para os químicos orgânicos experimentalistas são as condições de temperatura e pressão constantes.
Sob condições de pressão e temperatura constantes, pode ser mostrado
que:
Observe que o ΔS é agora definido em termos do sistema. Tanto o ΔH vizsis
quanto a T (temperatura em Kelvin), são facilmente mensuráveis, o que
significa que de fato o ΔSviz pode ser medido. Substituindo essa expressão
de ΔSviz na equação para ΔStot, chegamos a uma nova equação de ΔStot para a
qual todos os termos são mensuráveis:
Esta expressão ainda é o critério final para a espontaneidade (ΔS tem de tot
ser positivo). Como etapa final, multiplicamos toda a equação por –T, o que
nos permite obter uma nova grandeza chamada de energia livre de Gibbs:
Em outras palavras, ΔG nada mais é do que uma maneira de expressar a
entropia total:
A PROPÓSITO
Você deve se lembrar de seu curso de Química Geral que a primeira lei da termodinâmica exige a conservação da energia durante todo o processo.
Nesta equação, o primeiro termo (ΔH) está associado à variação de entropia
das vizinhanças (uma transferência de energia para as vizinhanças aumenta a entropia das vizinhanças). O segundo termo (T ΔS) está associado à