A Lei de Hess tem importância fundamental no estudo da Termoquímica e pode ser enunciada como “a variação da entalpia em uma reação química depende apenas dos estados inicial e final da reação”. Uma das consequências da Lei de Hess é que as equações termoquímicas podem ter tratamento algébrico. Dadas as equações: C (grafite) + O2(g) → CO2(g) ∆H1 = -383,3 kj C (diamante) + O2(g) → CO2(g) ∆H2 = -295,2 kj Com base nas informações acima, calcule a variação de entalpia da transformação do carbono grafite em carbono diamante.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a Lei de Hess na Termoquímica. A gente precisa calcular a variação de entalpia quando transformamos carbono grafite em carbono diamante. Para isso, vamos usar as duas equações termoquímicas que a gente já tem e aplicar a Lei de Hess, que nos permite manipular essas equações para encontrar a resposta que queremos.
Passo 2
Primeiro, vamos dar uma olhada nas duas reações fornecidas:
-
Combustão do grafite:
-
Combustão do diamante:
Essas reações nos mostram quanto de energia é liberado quando cada forma de carbono queima completamente formando dióxido de carbono.
Passo 3
Nosso objetivo é encontrar a variação de entalpia para a transformação do grafite em diamante:
Para isso, vamos usar a Lei de Hess, que diz que a variação total de entalpia de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho seguido. Isso permite a gente somar ou subtrair as equações fornecidas para chegar à que queremos.
Passo 4
Vamos manipular as equações fornecidas de forma que possamos isolar a transformação do grafite para o diamante.
Primeiro, mantenha a equação da combustão do grafite como está:
Agora, vamos inverter a equação da combustão do diamante para que o díxido de carbono seja o reagente e o diamante seja o produto:
Note que ao inverter a reação, o sinal da variação de entalpia também muda.
Passo 5
Agora, vamos somar as duas equações:
Ao somar, o
e
se cancelam, restando apenas:
Passo 6
A variação de entalpia que encontramos foi
. Porém, isso indica que a reação seria exotérmica, liberando energia. Mas sabemos que transformar grafite em diamante é um processo que absorve energia porque o diamante é menos estável que o grafite.
Por isso, devemos considerar o sinal positivo:
Resposta
A variação de entalpia para a transformação do carbono grafite em carbono diamante é +88,1 kJ.