Quando
de glicose,
queima em excesso de oxigênio em um calorímetro a pressão constante, com capacidade calorífica de
, a temperatura do calorímetro aumenta
. (b) Calcule a entalpia molar padrão de formação da glicose
Passo 1
Beleza, vamos lá! O enunciado nos conta que 0,1800 g de glicose (C₆H₁₂O₆) foram queimados em excesso de oxigênio dentro de um calorímetro com capacidade calorífica de 850 J/K. Essa queima fez a temperatura do calorímetro subir 3,30 K. Nosso objetivo aqui é calcular a entalpia molar padrão de formação da glicose. Para isso, vamos usar conceitos de calorimetria e entalpia de formação.
Passo 2
Primeiro, precisamos calcular a quantidade de calor (q) que foi absorvida pelo calorímetro quando a glicose queimou. A fórmula para isso é:
Onde:
- $ C $ é a capacidade calorífica do calorímetro (850 J/K)
- $ \Delta T $ é a variação de temperatura (3,30 K)
Vamos substituir os valores na fórmula:
Então, o calor absorvido pelo calorímetro foi de 2805 J.
Passo 3
Agora, sabemos que o calor liberado pela queima da glicose é igual ao calor absorvido pelo calorímetro, mas com sinal oposto (porque o calor está sendo liberado pela glicose e absorvido pelo calorímetro). Portanto:
Passo 4
Em seguida, precisamos determinar quantos mols de glicose foram queimados. Para isso, usamos a fórmula da quantidade de mols:
Onde:
- $ m $ é a massa da glicose (0,1800 g)
- $ M $ é a massa molar da glicose (C₆H₁₂O₆)
Vamos calcular a massa molar da glicose:
- Carbono ©: 12,01 g/mol × 6 = 72,06 g/mol
- Hidrogênio (H): 1,008 g/mol × 12 = 12,096 g/mol
- Oxigênio (O): 16,00 g/mol × 6 = 96,00 g/mol
Somando tudo:
Agora, calculando os mols:
Passo 5
Com o calor total liberado e a quantidade de mols, podemos calcular a entalpia de combustão da glicose por mol:
Passo 6
Agora, para encontrar a entalpia de formação padrão da glicose, usamos a Lei de Hess, que nos permite relacionar a entalpia de combustão com as entalpias de formação dos produtos e reagentes.
A equação da combustão da glicose é:
A mudança de entalpia para essa reação é a entalpia de combustão da glicose, que já calculamos como -2805 kJ/mol.
A fórmula geral para a Lei de Hess é:
Sabemos que a entalpia de formação do O₂ é zero, então:
Rearranjando para encontrar a entalpia de formação da glicose:
Vamos considerar valores padrão:
- $ \Delta H_{f}(CO_2) = -393,5 , kJ/mol $
- $ \Delta H_{f}(H_2O) = -285,8 , kJ/mol $
Substituindo:
Resposta
A entalpia molar padrão de formação da glicose é aproximadamente -1271 kJ/mol.