Considere a combustão de uma única molécula de CH 4 (g) qual a energia em joules produzida durante essa reação?

Passo 1

Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para calcular a energia produzida na combustão de uma única molécula de metano (CH₄) gasoso. Vamos usar conceitos de Termoquímica, que é a parte da química que estuda as trocas de energia nas reações químicas. Para isso, vamos precisar saber a entalpia de combustão do metano e entender como converter essa energia para uma única molécula.

Passo 2

Primeiro, vamos entender o que é a entalpia de combustão. É a quantidade de energia liberada quando uma substância queima completamente em oxigênio. No caso do metano (CH₄), a reação de combustão completa é:
CH4(g) + 2,O2(g) CO2(g) + 2,H2O(g)
Essa reação libera uma certa quantidade de energia, geralmente medida em quilojoules por mol (kJ/mol).

Passo 3

Sabemos que a entalpia de combustão do metano é aproximadamente -890 kJ/mol. O sinal negativo indica que a reação libera energia, ou seja, é exotérmica.

Passo 4

Agora, queremos saber qual é a energia liberada por uma única molécula de metano. Para isso, precisamos converter a energia por mol para energia por molécula. Sabemos que:
1,mol = 6,022 times 10^23,moléculas é
Então, primeiro convertamos os quilojoules para joules:
-890,kJ/mol = -890 times 10^3,J/mol = -8,90 times 10^5,J/mol

Passo 5

Agora, dividimos a energia por mol pelo número de moléculas em um mol para encontrar a energia por molécula:
Energia por molécula = -8,90 times 10^5,J/mol6,022 times 10^23,moléculas/mol éé

Passo 6

Fazendo a divisão:
Energia por molécula approx -1,48 times 10^-18,J/molécula éé

Resposta

A energia produzida na combustão de uma única molécula de metano (CH₄) é aproximadamente -1,48 × 10⁻¹⁸ joules.

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