Uma amostra de
do açúcar D-ribose
foi colocada em uma bomba calorimétrica e queimada na presença de oxigênio em excesso. A temperatura se elevou de
. Numa outra experiência, no mesmo calorímetro, a combustão de
de ácido benzóico, cuja energia interna de combustão é
, provocou uma elevação de temperatura de
. Calcule a entalpia de formação da D-ribose. Os valores de variação de entalpia padrão de formação do
e da
são
e
, respectivamente.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! Aqui, estamos lidando com calorimetria, que é a área da química que estuda as trocas de calor nas reações químicas. Precisamos calcular a entalpia de formação da D-ribose (
). Para isso, vamos usar os dados de duas experiências de combustão: uma com D-ribose e outra com ácido benzóico. Vamos precisar entender como o calor liberado nas reações está relacionado à capacidade calorífica do calorímetro e às entalpias de formação dos compostos envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos usar a experiência com o ácido benzóico para descobrir a capacidade calorífica do nosso calorímetro. Sabemos que a entalpia de combustão do ácido benzóico é
. Também sabemos que queimamos
desse ácido e a temperatura aumentou
.
Vamos calcular quantos mols de ácido benzóico foram queimados:
Agora, saber o calor liberado:
Esse calor é o que elevou a temperatura da bomba. Então, a capacidade calorífica (
) do calorímetro é:
Mas como a capacidade calorífica é positiva, vamos considerar
.
Passo 3
Agora, vamos aplicar essa capacidade calorífica para a experiência com a D-ribose. Sabemos que queimamos
de D-ribose e a temperatura subiu
. Primeiro, vamos calcular o calor liberado nessa combustão usando a capacidade calorífica que encontramos:
Então, a combustão de
de D-ribose liberou aproximadamente
de calor.
Passo 4
Agora, precisamos relacionar esse calor liberado com a entalpia de formação da D-ribose. Para isso, vamos escrever a equação balanceada da combustão da D-ribose:
A entalpia de combustão (
) é a soma das entalpias de formação dos produtos menos a soma das entalpias de formação dos reagentes:
Como
, simplifica para:
Queremos encontrar
, então rearranjamos a equação:
Passo 5
Primeiro, vamos achar a entalpia de combustão por mol da D-ribose. Sabemos que queimamos
e liberamos
. Calculamos a massa molar da D-ribose:
Agora, aplicamos na equação que montamos:
Resposta
A entalpia de formação da D-ribose é aproximadamente
.