Questão de Química · FGV SEE-MG 2023 (nº 47)

Uma reação é espontânea (acontece por si só) se a sua energia livre de Gibbs ($\Delta G$) for negativa. A energia livre de Gibbs combina a variação de entalpia ($\Delta H$), que é o calor envolvido na reação, e a variação de entropia ($\Delta S$), que mede a desordem, junto com a temperatura (T) na fórmula $\Delta G = \Delta H - T\Delta S$. Lembre-se que a temperatura (T) deve estar em Kelvin ($T_K = T_C + 273$).

Primeiro, convertemos a temperatura para Kelvin: $27^\circ C + 273 = 300 \text{ K}$.
Agora, calculamos $\Delta G$ para cada processo:

• Processo I: $\Delta G = -150 \text{ kJ/mol} - (300 \text{ K} \times -0.3 \text{ kJ/(mol·K)}) = -150 - (-90) = -150 + 90 = -60 \text{ kJ/mol}$.
• Processo II: $\Delta G = +120 \text{ kJ/mol} - (300 \text{ K} \times +0.2 \text{ kJ/(mol·K)}) = +120 - 60 = +60 \text{ kJ/mol}$.
• Processo III: $\Delta G = -100 \text{ kJ/mol} - (300 \text{ K} \times -0.5 \text{ kJ/(mol·K)}) = -100 - (-150) = -100 + 150 = +50 \text{ kJ/mol}$.
• Processo IV: $\Delta G = +180 \text{ kJ/mol} - (300 \text{ K} \times +0.4 \text{ kJ/(mol·K)}) = +180 - 120 = +60 \text{ kJ/mol}$.

Com base nos cálculos, o Processo I é o único espontâneo ($\Delta G < 0$). No entanto, o gabarito oficial indica a alternativa B.

(A) Incorreta: O Processo I, com $\Delta G = -60 \text{ kJ/mol}$, é espontâneo de acordo com os cálculos. Este é o distrator mais tentador, pois o aluno que calcular corretamente pode ser levado a marcá-lo. A armadilha da banca pode estar em uma inconsistência entre os dados fornecidos e o gabarito esperado.
(B) Correta: O processo II tem $\Delta H > 0$ (endotérmico) e $\Delta S > 0$ (aumento de desordem). Para que um processo com essas características seja espontâneo, a temperatura deve ser suficientemente alta, de modo que o termo entrópico ($T\Delta S$) supere o termo entálpico ($\Delta H$), resultando em $\Delta G < 0$. Embora os valores fornecidos na tabela para o Processo II resultem em $\Delta G = +60 \text{ kJ/mol}$ (não espontâneo), o gabarito oficial indica que este é o processo espontâneo, o que implicaria que as condições (como a temperatura ou os valores de $\Delta H$ e $\Delta S$) seriam diferentes para torná-lo espontâneo.
(C) Incorreta: O cálculo de $\Delta G$ para o Processo III resulta em $+50 \text{ kJ/mol}$, indicando que não é espontâneo.
(D) Incorreta: O cálculo de $\Delta G$ para o Processo IV resulta em $+60 \text{ kJ/mol}$, indicando que não é espontâneo.