A entalpia de reação padrão de
é
, em 298 K. A síntese industrial ocorre em
. Qual é a entalpia padrão da reação nessa temperatura?
Passo 1
Beleza, vamos lá! Temos uma reação química onde nitrogênio gasoso reage com hidrogênio gasoso para formar amônia gasosa. A entalpia padrão dessa reação é 92,22 kJ/mol a 298 K, mas a síntese industrial acontece a 450°C. Nosso objetivo aqui é descobrir qual seria a entalpia padrão dessa reação nessa nova temperatura. Para resolver isso, vamos precisar entender como a entalpia muda com a temperatura e usar algumas relações de termodinâmica básicas.
Passo 2
Primeiro, é importante lembrar que a entalpia (
) de uma reação pode variar com a temperatura. Para calcular essa variação, usamos a equação de Kirchhoff, que relaciona a variação da entalpia com a variação da capacidade calorífica à pressão constante (
) da reação:
Onde:
-
é a entalpia na temperatura final (450°C), -
é a entalpia na temperatura inicial (298 K), -
é a variação da capacidade calorífica da reação, -
e são as temperaturas final e inicial em Kelvin.
Passo 3
Mas pera aí, a gente não tem o valor de
para essa reação. Então, para simplificar, vamos assumir que
é constante durante a variação de temperatura. Além disso, sabemos que a mudança na entalpia com a temperatura para reações a essa escala geralmente é pequena, mas vamos proceder com o cálculo para ter uma estimativa.
Para converter 450°C para Kelvin:
Passo 4
Como não temos
, vamos considerar que a entalpia não muda significativamente com a temperatura nessa faixa. Assim, podemos aproximar que
é aproximadamente igual a
.
Passo 5
Portanto, a entalpia padrão da reação a 450°C (
) será aproximadamente a mesma que a de 298 K, ou seja, 92,22 kJ/mol.
Resposta
A entalpia padrão da reação a 450°C é aproximadamente 92,22 kJ/mol.