Energia de Ligação
Teoria
Fala aí! Seja bem vindo ao Responde Aí! Bora aprender tudo sobre Energia de Ligação?
O que é Energia de Ligação?
A energia de ligação ou entalpia de ligação nada mais é do que a a energia envolvida na quebra ou na formação de ligações química entre os átomos de uma molécula no estado gasoso.
Energia de Ligação na Quebra de Ligações
Quando a gente dá energia pra molécula, elas começam a vibrar e dependendo do tanto de energia, ela vibra tanto que a sua ligação quebra! Como é o caso da molécula de bromo na figura abaixo:
A energia necessária para a quebra de um mol de ligações em moléculas gasosas na CNTP é chamada energia de ligação!
Mas cuidado, estamos falando de uma ligação só e não de todas as ligações de uma molécula!
Por exemplo, se quiséssemos saber a energia necessária para quebrar todas as ligações da molécula de metano
Os valores de energia de ligação são tabelados, assim:
São esses os valores que você vai usar na hora de fazer os exercícios!
Reparou que todas as entalpias são positivas!? É porque toda quebra de ligação é endotérmica! Ah, muita atenção! Os valores de entalpia encontrados nessa tabela e em outras, levam em conta uma temperatura de referência, que geralmente é de
No vídeo abaixo a gente fala um pouquinho mais sobre a energia de ligação e como calcular a variação de entalpia em uma reação química!
Dá só uma conferida! 😉
Energia de Ligação na Formação de Ligações
Beleza, mas e se a gente fizer o inverso? Se quiséssemos pegar o
No caso da formação de uma ligação, o valor da entalpia vai ser negativo, porque precisamos liberar energia! O
A gente tá falando de liberação ou absorção de energia, mas na prática essa energia está em forma de calor, então:
- Quebra de ligações: A reação absorve calor, então ela é endotérmica
; - Formação de ligações: A reação libera calor, então ela é exotérmica
.
Cálculo da Entalpia de Reação
Para verificarmos se a reação libera ou absorve energia fazemos assim:
Onde:
é a variação da entalpia; é a soma das energias necessárias para formar cada ligação no produto; é a soma das energias necessárias para quebrar cada ligação no reagente.
OBS: não se preocupem pois os valores de energia de ligação já foram medidos e são tabelados, como vimos lá em cima.
Exemplo: Calcule a Entalpia de formação do ácido Clorídrico.
Primeiro escrevemos a reação química:
Pra a gente formar
Aplicando na fórmula temos:
A energia presente nos reagentes é menor que a do produto, então ao longo da transformação foi absorvido energia.
Logo, a reação é endotérmica!
Bora praticar com exercícios!?
Cálculo da Entalpia de Reação
Exercícios Resolvidos
Exercício Resolvido #1
Elaboração própria
Sabendo que o ácido fluorídrico apresenta a reação:
HF(g) → H(g) + F(g) ∆H = +323 kJ
Encontre a energia de ligação entre o flúor e o hidrogênio.
Passo 1
Primeiramente vamos analisar a reação:
HF(g) → H(g) + F(g)
Para separar o flúor do hidrogênio foi aplicada uma energia para romper essa ligação
Passo 2
Observem que nenhuma ligação é formada após a quebra da ligação, então a entalpia da reação é igual à energia absorvida n quebra da ligação.
Ou seja
∆H = energia de ligação em HF =+323 kJ
Resposta
+323 kJ
Exercício Resolvido #2
Elaboração própria
Assinale a opção em que é plausível definir a entalpia da reação por meio da energia de ligação, conhecendo que todas as reações ocorrem a 25ºC e 1 atm:
- H2(g) + ½ O2(g) → 2 H2O(g)
- CaCO3(s)→ CaO(s) + CO2(g)
- CH3OH(ℓ) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)
Passo 1
Primeiramente vamos analisar as reações:
A alternativa A :
H2(g) + ½ O2(g) → 2 H2O(g)
Única reação em que todos os elementos estão no estado gasoso, porque assim toda a energia é empregada para partir a ligação
Passo 2
Nas outras alternativas, parte da energia é empregada na alteração de estado físico. Para elas não é admissível definir a entalpia da reação através da energia de ligação.
Resposta
Alternativa A
Exercício Resolvido #3
Elaboração própria
Quanto as características de energia das reações, assinale a alternativa correta:
- As reações exotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.
- As reações endotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.
- As reações endotérmicas, absorvem energia, com os produtos tendo uma maior quantidade de energia do que os reagentes.
Passo 1
As reações exotérmicas, são as liberam energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.
Passo 2
As reações endotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem menos energia do que os produtos.
Resposta
Alternativa C
Exercício Resolvido #4
HYPERLINK "https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teoria-das-colisoes.htm" https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teoria-das-colisoes.htm
A seguir, é apresentado um quadro com algumas energias de ligação no estado gasoso:
São feitas as seguintes afirmações:I. É preciso mais energia para decompor a molécula de oxigênio do que para decompor a molécula de nitrogênio.II. A molécula de HCl deve ser mais estável do que as moléculas de HBr e HI.III. Entre as moléculas gasosas H2, O2 e Cl2, a molécula de Cl2 é a menos estável.Quais estão corretas?
A) Apenas I e II
B) Apenas I e III
C) Apenas II e III
Passo 1
É preciso mais energia para decompor a molécula de oxigênio (O) do que para decompor a molécula de nitrogênio (N). Para verificar se essa afirmativa é necessário observarmos os valores da energia de ligação de cada elemento, notem que:
ΔH (N)> ΔH (O)
ΔH (N)= 940,8
ΔH (O)= 489,2
Com isso vemos que a energia é maior para romper a molécula de Nitrogênio
Passo 2
A molécula de HCl deve ser mais estável do que as moléculas de HBr e HI. Essa afirmativa está correta pois o valor de ΔH é maior para o ácido clorídrico (HCl).
Passo 3
Entre as moléculas gasosas H2, O2 e Cl2, a molécula de Cl2 é a menos estável e isso ocorre devido à baixa energia de ligação entre as moléculas
Resposta
Alternativa C
Exercício Resolvido #5
Elaboração própria
Na reação representada pela equação anterior, sabe-se que a energia da ligação C ─ H é igual a 72,3 kcal/mol e da ligação H – H é 104,2 kcal/mol. O valor da energia de ligação C ═ C, em kcal/mol, é:
Passo 1
Primeiramente vamos desenhar a estrutura da substância C2H4(g) é:
H H
│ │ H ─ C ═ C ─ H
Para formar o carbono e o hidrogênio atômicos é necessário romper 4 ligações
C ─ H e uma C ═ C.
Passo 2
Como nenhuma ligação é formada na reação fornecida, apenas rompida, a entalpia da reação é igual à energia absorvida = 411 kcal/mol
Passo 3
Agora vamos determinar a equação a ser usada:
ΔH = Σp - Σr
4 mol de H = 4 x 72,3 kcal/mol1 mol de C ═ C: X (é a energia de ligação que queremos encontrar)
ΔH = Σp - Σr
411 = (x + 2 x 104,2) - 4 x 72,3
411 = x + 208,4 - 289,2x = 411 - 208,4 + 289,2x = 491,8 kcal/mol
Resposta
A energia de ligação C ═ C é de 491,8 kcal/mol
Exercício Resolvido #6
Elaboração própria
O ácido clorídrico (HCl) é uma solução aquosa, ácida empregado como reagente químico, e é um dos ácidos que se ioniza totalmente em solução aquosa, que apresenta a seguinte equação:
H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)
Análise os valores de energia de ligação dos elementos da equação:
HCl: 432 Kj/molCl2: 243 Kj/molH2: 436 Kj/mol
Determina a energia de formação do HCl(g), em kJ/mol
Passo 1
A energia de ligação é definida como a variação de entalpia determinada na quebra de 1 mol de uma determinada ligação química.
Para calcular utilizamos a equação:
A reação dada é:
H2= 436 kJ e Cl2= 243 kJ
Passo 2
Como produto da reação temos 2 HCl
Assim, temos:
Como temos 2 mols de HCl, para saber o valor de 1 mol, basta dividirmos por 2:
Resposta
A energia de ligação é de -92, 5 kJ/mol
Exercício Resolvido #7
Elaboração própria
O cloreto de hidrogênio é um gás que, quando borbulhado em água, resulta em uma solução de ácido clorídrico. Determine energia para formação de 2 mol de cloreto de hidrogênio, em kJ
Passo 1
Para calcular utilizamos a equação:
A reação dada é:
H2= 432 kJ e Cl2= 243 kJ
Passo 2
Como produto da reação temos 2 HCl (
Assim, temos:
Resposta
A energia de ligação é de - 187 kJ/mol
Exercício Resolvido #8
Adaptado de: https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-energia-ligacao.htm
No processo de Haber-Bosch, a amônia é adquirida em elevada temperatura e pressão, empregando ferro como catalisador. Essa amônia tem vasto emprego como fonte de nitrogênio na produção de fertilizante. Dadas as energias de ligação:
H – H→ 436 kJ/mol
N≡ N→ 944 kJ/mol
H – N → 390 kJ/mol
Determine a entalpia de formação de 1 mol de amônia é:
Passo 1
Primeiramente é devemos reescrever a equação química, demonstrando todas as ligações existentes em cada molécula:
Para formar o carbono e o hidrogênio atômicos é necessário romper 4 ligações
C ─ H e uma C ═ C.
Passo 2
Agora temos que definir a quantidade de energia absorvida no reagente (Er) e liberada no produto (Ep) da reação:
Reagente:
Produto: temos 2 mol de NH3, que possui três ligações N-H. Assim, temos:
Passo 3
Esse resultado é equivalente a 2 mols ne NH3 para 1 mol basta dividir por 2:
Resposta
A energia de ligação é de -44 kJ/mol