Energia Livre e Equilíbrio

Tanto a constante de equilíbrio e a alteração da energia livre padrão podem ser utilizadas para determinar se uma reação é produto ou reagente favorecida. Para qualquer composição de mistura de reação, o delta G para a reação é a soma da energia livre padrão e RT vezes o algoritmo natural do quociente da reação. Quando os reagentes e os produtos estão em equilíbrio, a alteração da energia livre é zero, e o quociente da reação iguala a constante de equilíbrio.

Assim, a alteração da energia livre padrão é igual a RT negativa em K.Se o delta G zero é menos do que zero, 1n K é positivo, o que significa que K é maior que 1. Neste caso, a formação do produto é favorecido em equilíbrio. Quanto maior for a constante de Equilíbrio, mais negativa a energia livre.

Veja-se, por exemplo, a quebra de tetróxido de dinitrogénio a 298 kelvin, em que K é 1, 34 10¹⁷. Substituindo os valores conhecidos na equação, a energia livre padrão para a reação é igual a 98 kilojoules por mole, e a formação do produto é favorecida. Inversamente, se delta G zero é maior do que zero, 1n K é negativo, o que significa que K é inferior a 1 e a direção inversa da reação é favorecida.

Consideremos a quebra do gás de trióxido de enxofre a 298 kelvin, que tem um delta G zero de 141, 6 quilojoules por mol. A equação pode ser rearranjada por isso 1n K é igual a delta G negativa sobre RT.Substituindo os valores conhecidos na equação, e elevando e à potência do resultado, K é muito pequeno-indicando que o reagente é favorecido. Notavelmente, se a a temperatura varia, a constante de equilíbrio também vai alterar-se.

A dependência da temperatura da constante de equilíbrio pode derivar da equação que relaciona diretamente K ao delta G zero para a reação. O delta G zero pode ser substituído pela entalpia padrão menos a temperatura vezes a entropia padrão. Dividindo ambos os lados por rendimentos negativos de RT ln K é igual ao delta H negativo sobre o RT mais delta S sobre R.Esta equação está na forma de uma linha reta onde o algoritmo natural de K pode ser traçado contra o inverso da temperatura em kelvins com um declive de delta H negativo sobre R e um interceção-y de delta S sobre R.Se os valores de K forem medidos a duas temperaturas ligeiramente diferentes, então este gráfico também pode ser utilizado para calcular a alteração na entalpia, assumindo que se mantém constante a um intervalo de temperatura limitado.