Mostre que a entalpia de reação pode ser relacionada às entalpias molares parciais dos reagentes e produtos através de:

Passo 1

Beleza, vamos começar entendendo o que o exercício está pedindo. A questão quer que a gente mostre como a entalpia de reação ( ) pode ser relacionada com as entalpias molares parciais dos reagentes e produtos. Isso envolve conceitos de termodinâmica, principalmente sobre entalpia e propriedades molares de substâncias em reações químicas. Para resolver isso, vamos precisar entender o que é entalpia de reação, entalpia total e entalpia molar parcial.

Passo 2

Primeiro, vamos relembrar que a entalpia ( ) é uma medida da energia total de um sistema termodinâmico, incluindo energia interna e a energia necessária para o sistema exercer pressão sobre o ambiente. Em uma reação química à pressão constante, a variação da entalpia da reação ( ) é a diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes.

Passo 3

Agora, vamos introduzir a ideia de entalpia molar parcial ( ). A entalpia molar parcial de um componente em uma mistura é a mudança na entalpia total do sistema quando a quantidade desse componente é alterada, mantendo pressão, temperatura e as outras quantidades fixas. É como se medíssemos quanto cada substância contribui para a entalpia total da mistura.

Passo 4

Para relacionar com as entalpias molares parciais, consideramos que cada reagente e produto na reação contribui com sua própria entalpia molar parcial. Se representarmos a reação de forma geral como:
onde e são os coeficientes estequiométricos, podemos expressar a variação da entalpia total como a soma das contribuições de cada espécie.

Passo 5

Matematicamente, a variação da entalpia da reação é dada pela derivada da entalpia total ( ) em relação ao avanço de reação ( ) a pressão e temperatura constantes:
E, expandindo essa derivada, temos que:
onde a soma inclui todas as espécies reagentes e produtos, cada uma multiplicada pelo seu coeficiente estequiométrico e pela sua entalpia molar parcial.

Resposta

Portanto, mostramos que a entalpia de reação está relacionada às entalpias molares parciais dos reagentes e produtos através da expressão:

Exercícios relacionados

Cite pelo menos uma vantagem e uma desvantagem do cálculo das entalpias de reação utilizando tabelas de energia de ligação ao invés de entalpias de formação.
A água sólida (gelo) é lentamente aquecida a partir de uma temperatura muito baixa.
(b) Acima de certa pressão máxima , não se observa nenhuma transição com ebulição. Qual é essa pressão? Descreva a sequência das transições de fase que ocorrem para .
Calcular o para a seguinte reação:
Substância ZnS ZnO
Com os seguintes dados de energia de ligação em calcule o calor de combustão do metanol líquido a . Dados adicionais: , .
Ligação
415,9 804,2 463,6 498,3 327,2