Fisico-quimica

Aula 13 – A Energia de Gibbs

1. Introdução:

Um dos problemas ao se considerar a entropia já deve ter ficado claro: temos que trabalhar com duas variações de entropia, a variação no sistema e a variação nas vizinhanças e então verificar o sinal da soma entre elas.
O grande teórico americano J.W. Gibbs (1839 – 1903), responsável pela fundamentação da termodinâmica química no fim do século XIX, descobriu como combinar esses dois cálculos num único.

2. Funções do Sistema:

A variação de entropia total que ocorre devido a um processo é dada por:
∆

= ∆ +∆

(1)

onde ∆S é a variação de entropia do sistema; para uma transformação espontânea,
∆S > 0. Se o processo ocorrer à pressão e temperatura constantes, podemos usar a equação =−

para expressar a variação da entropia das vizinhanças em função

da variação de entalpia do sistema, ∆H. Assim temos:
∆

=∆ −

(2)

A grande vantagem dessa equação é que ela expressa a variação da entropia total, do sistema e das suas vizinhanças, em função somente das propriedades do sistema. A única restrição é que a pressão e a temperatura devem permanecer constantes no decorrer do processo.

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Vamos agora, primeiro, introduzir a energia de Gibbs, G, que é definida como:
=

−

(3)

como H, T e S são funções de estado então G também é uma função de estado. A variação da energia de Gibbs, ∆G, a temperatura constante, surge devido às variações da entalpia e da entropia e é dada por:
A temperatura constante: ∆ = ∆ − ∆

(4)

Comparando as equações 2 e 4, vemos que
A temperatura e pressão constantes: ∆ = − ∆

(5)

Logo, a temperatura e pressão constantes, a variação da energia de Gibbs de um sistema é proporcional à variação global de entropia, do sistema mais a das suas vizinhanças.

3. Propriedades da Energia de Gibbs

A diferença em sinal entre ∆G e ∆STotal implica que a condição para um processo ser espontâneo muda de ∆STotal > 0, em termos de entropia total (que é