Pregunta 6 · Química Física I UB Juny 2024

Pregunta 6 (12 punts). Termodinàmica de l'oxidació del ferro

La reacció d'oxidació de ferro sòlid per donar òxid de ferro(II) sòlid presenta una variació d'entalpia estàndard de $\Delta H^\circ = -272\text{ kJ}\cdot\text{mol}^{-1}$ i una variació d'entropia estàndard de $\Delta S^\circ = -73{,}6\text{ J}\cdot\text{K}^{-1}\cdot\text{mol}^{-1}$.

S'introdueix una peça de ferro en un recipient tancat amb aire (proporció volumètrica 1 part d'$\text{O}_2$ per cada 4 de $\text{N}_2$) a una temperatura de $25\text{ }^\circ\text{C}$ i pressió total d'1 atm.

a)

Justifiqueu termodinàmicament per quina raó el ferro s'oxidarà sota aquestes condicions.

b)

A $25\text{ }^\circ\text{C}$, a quina pressió total caldria sotmetre el recipient amb aire per tal d'evitar l'oxidació del ferro?

c)

A una pressió total d'1 atm, per sobre de quina temperatura s'ha de mantenir el ferro per tal que no s'oxidi?