Os calores de combustão para os ácidos maleico e fumárico são respectivamente iguais a e , a . Calcule: a) a entalpia de formação para o ácido fumárico; b) a entalpia da reação: ácido fumárico acido maleico, a . Dados: form.(298k) form.(298k) (ácido maleico) =108,00 J cdot K^-1 cdot mol^-1 ; Cp (ácido fumárico) = 110,00J.K ^-1 mol^-1. R.: a) De; b) De.
Passo 1
Então, temos um exercício sobre termodinâmica, especificamente envolvendo entalpias de combustão e formação de ácidos maleico e fumárico. Vamos precisar usar conceitos de entalpia de formação, leis de Hess e capacidades térmicas () para calcular as entalpias solicitadas nas duas partes da questão.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é entalpia de formação (). É a variação de entalpia quando 1 mol de um composto é formado a partir de seus elementos em suas formas padrão. Para o ácido fumárico, queremos encontrar .
Passo 3
Sabemos que a entalpia de combustão () é a variação de entalpia quando 1 mol da substância queima completamente em oxigênio, formando e . Temos os valores para os dois ácidos:
Ácido maleico:
Ácido fumárico:
Passo 4
Usaremos a Lei de Hess, que nos permite calcular a entalpia de uma reação pela soma das entalpias de etapas intermediárias. A reação de combustão para o ácido fumárico é:
C4H4O4(l) + 5O2(g) 4CO2(g) + 2H2O(l)
A entalpia dessa reação é .
Passo 5
Para encontrar a entalpia de formação do ácido fumárico ( De=ntes) ), usamos a seguinte equação baseada na combustão:
Sabemos que de e de . Como de (por ser elemento na forma padrão), podemos rearranjar a equação para encontrar do ácido fumárico.
Passo 6
Calculando:
-76,46 = [4(-393,51) + 2(-285,30)] - De
-76,46 = [-1574,04 - 570,60] - De
-76,46 = -2144,64 - De
De
Arredondando, temos .
Passo 7
Agora, para a parte b, queremos a entalpia da reação de ácido fumárico para ácido maleico a . Essa transformação envolve a isomerização dos ácidos, e usaremos a diferença das entalpias de formação ajustadas pela variação de temperatura usando .
Passo 8
A equação para a variação de entalpia com temperatura é:
De
Onde ááá.
Passo 9
Calculando De:
Passo 10
A variação de temperatura () é de .
Passo 11
Agora, calculamos a variação de entalpia:
De
Convertendo De para De:
Como estamos calculando a entalpia da reação de fumárico para maleico, que é o inverso: