Exercícios Resolvidos de Entalpia: Fenômenos Químicos

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Enunciado

Use as entalpias de ligação das tabelas abaixo para estimar a entalpia de reação de:

a) N 2 ( g ) + 3   F 2 ( g ) → 2   N F 3 ( g )

b) C H 3 C H = C H 2 ( g ) + H 2 O ( g ) → C H 3 C H O H C H 3 ( g )  

c) C H 4 ( g ) + C l 2 ( g )   → C H 3 C l ( g ) + H C l ( g )

Passo 1

Para analisar a entalpia de reação a partir das entalpias de ligação, precisamos analisar todas as ligações que vão ser quebradas nos reagentes e todas que vão ser formadas nos produtos, para depois fazer a conta:

∆ H r e a ç ã o = H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s - H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s

Então vamos por partes:

a) N 2 ( g ) + 3   F 2 ( g ) → 2   N F 3 ( g )

Nos reagentes (ligações que vão ser quebradas), temos:

    N ≡ N                             H l = 944   k J / m o l

3   F - F                       H l = 158   k J / m o l

Nos produtos (ligações que vão ser formadas), temos:

2 .   3   N - F               H l = 195   k J / m o l

OBS: Se você usar a fórmula ∆ H r e a ç ã o = H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s - H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s , a própria fórmula já inclui quem é exotérmico e quem é endotérmico, e, portanto, basta somar as energias de ligação sem ter que se ligar no sinal!

Passo 2

Agora vamos calcular:

∆ H r e a ç ã o = H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s - H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s = 944 + 3.158 = 1418   k J  

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = 6.195 = 1170   k J

∆ H r e a ç ã o = 1418 - 1170 =   + 248   k J

Passo 3

b) C H 3 C H = C H 2 ( g ) + H 2 O ( g ) → C H 3 C H O H C H 3 ( g )

Vamos analisar as ligações dos produtos e dos reagentes:

Fazendo as contas substituindo os valores das tabelas, achamos:

Para os reagentes (ligações quebradas):

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s   = 6 . H C - H + H C = C + H C - C + 2 . H O - H

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s   = 6   .   412 + 612 + 348 + 2   .   463

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s   = 4358   k J

Para os produtos (ligações formadas):

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = 7 . H C - H + H C - O + 2   .   H C - C +   H O - H

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = 7   .   412 + 360 + 2   .   348 + 463

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = 4403   k J

E, então:

∆ H r e a ç ã o = H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s - H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s

∆ H r e a ç ã o = 4358 - 4403 = - 45   k J

Observação: Você vai ver, fazendo exercícios, que algumas ligações estão tanto nos reagentes quanto nos produtos, e quando contamos elas em ligações quebradas e em ligações formadas, é como se adicionássemos para depois retirar! Assim, faz muito mais sentido simplesmente contar as diferenças! Por exemplo, o quadro dessa questão podia ser:

Ou seja:

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s   = H C = C + H O - H

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = H C - H + H C - O + H C - C

A conta fica beeem mais fácil e ∆ H r e a ç ã o dá o mesmo!

Passo 4

c) C H 4 ( g ) + C l 2 ( g )   → C H 3 C l ( g ) + H C l ( g )

Analisando as ligações:

Para os reagentes:

  • 4 C - H
  • C l - C l
  • Para os produtos:

  • 3   C - H
  • 1 C - C l
  • 1   H - C l

Eliminando o que aparece tanto nos produtos quanto nos reagentes, para não ter que somar e depois subtrair...

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s = H C - H + H C l - C l

H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s = 412 + 242 = 654   k J

H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s = H C - C l + H H - C l = 338 + 431 = 769   k J

Assim,

∆ H r e a ç ã o = H l i g a ç õ e s   q u e b r a d a s - H l i g a ç õ e s   f o r m a d a s

∆ H r e a ç ã o = 654 - 769 = - 115 k J

Resposta

a) + 248   k J

b) - 45   k J

c) - 115   k J

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