Calculando los Cambios de Energía Libre Estándar

El cambio de energía libre estándar para una reacción química que se produce en condiciones estándar se puede calcular de tres maneras. El primer método usa la la ecuación para el delta G estándar de la reacción. Considere la formación de carbonato de calcio a partir de óxido de calcio y dióxido de carbono.

El cambio de entalpía estándar de la reacción se puede calcular a partir de los calores de formación de los compuestos en la reacción, y el cambio de entropía estándar se puede calcular a partir de sus entropías molares estándar. Si usa los valores de las tablas de referencia, se pueden determinar el cambio de entalpía estándar y el cambio de entropía estándar para la reacción. Si se sustituyen estos valores en la ecuación para el cambio en la energía libre estándar, el delta G estándar de la reacción a 298 kelvin es igual a 130, 7 10³ julios.

En el segundo método, el cambio en la energía libre estándar de una reacción se calcula a partir de la diferencia entre la suma de las energías libres de formación de los productos multiplicada por sus coeficientes estequiométricos y la suma de las energías libres de formación de los reactivos multiplicada por sus coeficientes estequiométricos. Tomemos, por ejemplo, la reacción entre los gases hidrógeno y cloro para formar dos moles de gas cloruro de hidrógeno. Como la entalpía de formación, la energía libre estándar de formación de un elemento puro es cero.

Por tanto, las energías libres de formación de gases de hidrógeno y cloro son cero, mientras que la del gas de cloruro de hidrógeno es de 95, 3 kilojulios. Entonces, la energía libre de esta reacción es 2 veces la energía libre de formación de gas cloruro de hidrógeno, o 190, 6 kilojulios. Recuerde que según la ley de Hess, para una reacción escalonada, el cambio de entalpía neta se puede calcular a partir de la suma de las entalpías de cada paso.

El tercer método calcula el cambio neto de energía libre para una reacción de manera similar. Considérese la combustión de sulfuro de zinc para producir zinc metálico y dióxido de azufre gaseoso, que puede realizarse en dos pasos con energías libres estándar conocidas. Si sumamos los cambios de energía libres de las reacciones, obtenemos un delta G general de 98, 8 kilojulios.

Tenga en cuenta que el paso 1 no es espontáneo. Al conectarlo con la reacción espontánea en el paso 2, la reacción neta tiene un delta G negativo y, por lo tanto, es espontánea.