Exercici 2 - Equilibri químic · Química UB 2023

Exercici 2. Termodinàmica i equilibri de la fermentació alcohòlica

La reacció global corresponent al procés de fermentació alcohòlica a partir de glucosa s'expressa segons l'equació química equilibrada:

$$\text{Glucosa}_{(\text{aq})} \rightleftharpoons 2\ \text{Etanol}_{(\text{aq})} + 2\ \text{CO}_{2(\text{aq})}$$ Dades

$\Delta H_f^\circ(\text{Glucosa}_{(\text{aq})}) = -304{,}60\text{ kcal/mol}$

$\Delta H_f^\circ(\text{Etanol}_{(\text{aq})}) = -66{,}37\text{ kcal/mol}$

$\Delta H_f^\circ(\text{CO}_{2(\text{aq})}) = -94{,}05\text{ kcal/mol}$

$1\text{ cal} = 4{,}184\text{ J}$; $1\text{ J} = 1\text{ V}\cdot 1\text{ C}$; $R = 1{,}987\text{ cal/(mol}\cdot\text{K)}$.

Reaccions de combustió no equilibrades i les seves energies lliures estàndard:

$$\text{Glucosa}_{(\text{aq})} + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(\text{l})} + \text{CO}_{2(\text{g})} \qquad \Delta G^\circ_{\text{comb}}(\text{Glucosa}_{(\text{aq})}) = -688{,}04\text{ kcal/mol}$$$$\text{Etanol}_{(\text{aq})} + \text{O}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{O}_{(\text{l})} + \text{CO}_{2(\text{g})} \qquad \Delta G^\circ_{\text{comb}}(\text{Etanol}_{(\text{aq})}) = -316{,}77\text{ kcal/mol}$$

b)

Justifiqueu si la reacció és espontània en condicions estàndard i determineu el valor numèric de la seva constant d'equilibri ($K_c$) a $25\ ^{\circ}\text{C}$.

c)

Calculeu el valor de $\Delta G$ i avalueu si el procés és espontani quan les concentracions en el medi són $[\text{Glucosa}] = [\text{Etanol}] = 0{,}1\text{ M}$ i la concentració de diòxid de carboni és $[\text{CO}_2] = 0{,}05\text{ M}$.