Mostre através de cálculos (usando a fórmula ΔG 0 = –RT ln Keq ) que a diferença de energia livre de 7,6 kJ mol −1 entre as formas axial e equatorial do metilciclo-hexano (com a forma equatorial sendo a mais estável), a 25 °C, está correlacionada a uma mistura de equilíbrio na qual a concentração da forma equatorial é de aproximadamente 95%.
A concentração da forma equatorial é aproximadamente 4,8%.
Explicação:
Para mostrar a correlação entre a diferença de energia livre de 7,6 kJ mol⁻¹ e a concentração de equilíbrio da forma equatorial do metilciclo-hexano a 25 °C, podemos usar a equação de equilíbrio e a equação de Gibbs:
ΔG⁰ = -RT ln Keq
Onde:
ΔG⁰ é a variação da energia livre padrão de reação.
R é a constante dos gases ideais (8,314 J/(mol·K)).
T é a temperatura em kelvin (25 °C = 298,15 K).
Keq é a constante de equilíbrio.
A partir dos dados fornecidos, ΔG⁰ = 7,6 kJ mol⁻¹ = 7600 J mol⁻¹.
Agora, podemos reorganizar a equação para isolar Keq:
Portanto, a constante de equilíbrio Keq é aproximadamente igual a 0,048.
Isso significa que, em equilíbrio, a concentração da forma equatorial é aproximadamente igual a 0,048, ou seja, cerca de 4,8%. Portanto, a afirmação de que a concentração da forma equatorial é de aproximadamente 95% não está de acordo com a diferença de energia livre de 7,6 kJ mol⁻¹. Pelo contrário, a concentração da forma equatorial é cerca de 4,8%, e a forma axial é predominante no equilíbrio.
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Resposta:
A concentração da forma equatorial é aproximadamente 4,8%.
Explicação:
Para mostrar a correlação entre a diferença de energia livre de 7,6 kJ mol⁻¹ e a concentração de equilíbrio da forma equatorial do metilciclo-hexano a 25 °C, podemos usar a equação de equilíbrio e a equação de Gibbs:
ΔG⁰ = -RT ln Keq
Onde:
ΔG⁰ é a variação da energia livre padrão de reação.
R é a constante dos gases ideais (8,314 J/(mol·K)).
T é a temperatura em kelvin (25 °C = 298,15 K).
Keq é a constante de equilíbrio.
A partir dos dados fornecidos, ΔG⁰ = 7,6 kJ mol⁻¹ = 7600 J mol⁻¹.
Agora, podemos reorganizar a equação para isolar Keq:
Keq = e^(-ΔG⁰ / (RT))
Substituindo os valores:
Keq = e^(-7600 J mol⁻¹ / (8,314 J/(mol·K) * 298,15 K))
Keq ≈ e^(-7600 J mol⁻¹ / 2483,101 J/mol)
Keq ≈ e^(-3,06)
Agora, calculando o valor de Keq:
Keq ≈ 0,048
Portanto, a constante de equilíbrio Keq é aproximadamente igual a 0,048.
Isso significa que, em equilíbrio, a concentração da forma equatorial é aproximadamente igual a 0,048, ou seja, cerca de 4,8%. Portanto, a afirmação de que a concentração da forma equatorial é de aproximadamente 95% não está de acordo com a diferença de energia livre de 7,6 kJ mol⁻¹. Pelo contrário, a concentração da forma equatorial é cerca de 4,8%, e a forma axial é predominante no equilíbrio.