Gerado em: 17 de junho de 2026 às 17:25

Calculadora de Energia Livre de Gibbs

Entradas

Variação de Entalpia-100 kJ/mol
Variação de Entropia50 J/(mol·K)
Temperatura298,2 K

Gerado com OneCalc · https://onecalc.app/pt-BR/chemistry/gibbs-free-energy-calculator

Química

Calculadora de Energia Livre de Gibbs

Calcule a energia livre de Gibbs ΔG a partir da entalpia ΔH, da entropia ΔS e da temperatura T pela equação ΔG = ΔH − TΔS.

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kJ/mol
J/(mol·K)

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Esta reação está no equilíbrio (ΔG ≈ 0) — as taxas direta e inversa são iguais e não ocorre variação líquida.

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Energia livre de Gibbs

A energia livre de Gibbs, escrita como ΔG, é a grandeza termodinâmica que indica se uma reação química ou processo físico pode ocorrer espontaneamente a temperatura e pressão constantes. Ela combina dois fatores concorrentes — a tendência de liberar calor (entalpia) e a tendência de aumentar a desordem (entropia) — em um único número. Quando ΔG é negativo, o sistema diminui sua energia livre ao reagir, portanto o processo é espontâneo.

Willard Gibbs introduziu o conceito na década de 1870, e ele fundamenta toda a termodinâmica química moderna, desde a previsão de equilíbrios reacionais até o projeto de células eletroquímicas e processos industriais.

A equação da energia livre de Gibbs

ΔG=ΔH−TΔS\Delta G = \Delta H - T \Delta S
SímboloGrandezaUnidades típicas
ΔGVariação de energia livre de GibbskJ/mol
ΔHVariação de entalpiakJ/mol
TTemperatura absolutaK
ΔSVariação de entropiaJ/(mol·K)

Como ΔH está em quilojoules e ΔS em joules, divida ΔS por 1000 antes de subtrair:

ΔG=ΔH−T⋅ΔS1000\Delta G = \Delta H - \frac{T \cdot \Delta S}{1000}

O que o sinal de ΔG significa

ΔGInterpretação
ΔG < 0Espontâneo no sentido direto
ΔG = 0Sistema em equilíbrio
ΔG > 0Não espontâneo; sentido inverso é favorecido

Um processo espontâneo não significa necessariamente um processo rápido. A conversão do diamante em grafite é espontânea (ΔG < 0), mas leva milhões de anos. ΔG prevê a direção, não a velocidade.

Os quatro regimes de espontaneidade

O sinal de ΔG depende dos sinais de ΔH e ΔS e da temperatura.

ΔHΔSΔG a baixa TΔG a alta TEspontâneo?
−+−−Sempre
+−++Nunca
−−−+Somente a baixa temperatura
+++−Somente a alta temperatura

A temperatura de cruzamento, onde ΔG = 0 e o processo passa de não espontâneo a espontâneo (ou vice-versa), é:

T=ΔHΔST = \frac{\Delta H}{\Delta S}

Exemplo resolvido

A dissolução de nitrato de amônio em água é endotérmica (ΔH = +25,7 kJ/mol), mas fortemente orientada pela entropia (ΔS = +108,7 J/(mol·K)). A 298,15 K:

ΔG=25,7−298,15×108,71000\Delta G = 25{,}7 - \frac{298{,}15 \times 108{,}7}{1000} =25,7−32,4= 25{,}7 - 32{,}4 =−6,7 kJ/mol= -6{,}7\ \text{kJ/mol}

ΔG é negativo, portanto a dissolução é espontânea à temperatura ambiente, mesmo que absorva calor. O grande ganho de entropia (íons dispersando-se na solução) supera o custo entálpico.

Condições padrão versus não padrão

O valor ΔG° se aplica em condições padrão: 298,15 K, pressão de 1 bar e todos os solutos a 1 mol/L. Em condições não padrão, ΔG difere de ΔG° pelo quociente de reação Q:

ΔG=ΔG∘+RTln⁡Q\Delta G = \Delta G^\circ + RT \ln Q

No equilíbrio, ΔG = 0 e Q = K (a constante de equilíbrio), o que fornece a relação fundamental:

ΔG∘=−RTln⁡K\Delta G^\circ = -RT \ln K

Um ΔG° muito negativo corresponde a uma constante de equilíbrio grande, o que significa que os produtos são fortemente favorecidos no equilíbrio.

Energia livre de Gibbs e eletroquímica

Em células eletroquímicas, ΔG se relaciona diretamente com o potencial de célula E:

ΔG=−nFE\Delta G = -nFE

onde n é o número de elétrons transferidos por unidade de fórmula e F é a constante de Faraday (96.485 C/mol). Um potencial de célula positivo implica um ΔG negativo, confirmando que a reação da célula é espontânea — razão pela qual as baterias se descarregam espontaneamente.

Erros comuns

Incompatibilidade de unidades. ΔH é geralmente dado em kJ/mol, enquanto ΔS está em J/(mol·K). Esquecer de dividir ΔS por 1000 resulta em uma resposta mil vezes maior ou menor.

Usar Celsius em vez de kelvin. O T na fórmula deve ser uma temperatura absoluta. 25 °C equivale a 298,15 K, não a 25 K. Usar Celsius produz um termo TΔS completamente errado.

Confundir espontâneo com rápido. Uma reação com ΔG = −500 kJ/mol pode estar cineticamente bloqueada. ΔG descreve a favorabilidade termodinâmica; a energia de ativação e os catalisadores governam a velocidade.

Perguntas frequentes (FAQ)

Qual é a fórmula da energia livre de Gibbs?

A equação da energia livre de Gibbs é ΔG = ΔH − TΔS, onde ΔH é a variação de entalpia em kJ/mol, T é a temperatura absoluta em kelvin e ΔS é a variação de entropia em J/(mol·K). Como ΔS está em joules e ΔH em quilojoules, divida ΔS por 1000 antes de subtrair. Em condições padrão (298,15 K, 1 bar), o resultado é a energia livre de Gibbs padrão ΔG°.

O que representa ΔG?

ΔG é o trabalho não de expansão máximo que um sistema pode realizar a temperatura e pressão constantes. Ele combina dois fatores termodinâmicos concorrentes: a variação de entalpia ΔH (energia liberada ou absorvida como calor) e a variação de entropia TΔS (energia que se torna indisponível porque a desordem aumenta). O sinal de ΔG indica a direção da variação espontânea nessas condições.

Como ΔG se relaciona com a espontaneidade da reação?

Uma reação é espontânea quando ΔG < 0, não espontânea quando ΔG > 0 e está em equilíbrio quando ΔG = 0. Espontânea aqui significa que a reação pode prosseguir sem fornecimento contínuo de energia — não que será rápida. Um ΔG muito negativo indica que o processo libera energia livre, mas não fornece informação sobre a velocidade. Por exemplo, o diamante se converte espontaneamente em grafite (ΔG < 0), porém tão lentamente que o processo é imperceptível.

Como a temperatura afeta ΔG?

A temperatura controla o peso do termo de entropia TΔS. Para uma reação com ΔH positivo e ΔS positivo (endotérmica, orientada pela entropia), ΔG diminui à medida que a temperatura sobe — a reação torna-se espontânea acima de uma temperatura limiar T = ΔH/ΔS. Em sentido oposto, uma reação exotérmica com ΔS negativo (ΔH < 0, ΔS < 0) pode tornar-se não espontânea em temperaturas elevadas porque o termo −TΔS cresce positivo. Essas quatro combinações de sinais definem os quatro regimes clássicos de espontaneidade.

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