Quando se oxidam 1 mol de C6 H12 O2 (glicose) a dióxido de carbono e água, a 298 K de acordo com a equação química a seguir, as medições calorimétricas dão De =+182,4 J K^-1 mol^-1, a 298 K .
Dica: Olhar o balanceamento da equação química.
C6 H12 O6(s)+O2(g) CO2(g)+H2 O(l)
A partir desta reação, quanto poderia ser extraído na forma de calor se a pressão fosse constante?

Passo 1

Beleza, vamos lá! A gente tem uma reação química onde 1 mol de glicose ( C6H12O6) reage com oxigênio ( O2) para formar dióxido de carbono ( CO2) e água ( H2O). Estamos trabalhando com termodinâmica, especificamente com as variações de energia interna ( De) e entropia ( De) dessa reação a 298 K. Nosso objetivo é descobrir quanta energia na forma de calor pode ser extraída se a pressão for constante.

Passo 2

Primeiro, vamos balancear a equação química para termos certeza de que está tudo certinho. A reação fornecida é:
C6H12O6(s) + O2(g) CO2(g) + H2O(l)
Para balancear, contamos os átomos de cada elemento em ambos os lados:
  • Carbono ©: 6 na glicose → 6 CO2
  • Hidrogênio (H): 12 na glicose → 6 H2O
  • Oxigênio (O): 6 na glicose + 6 no O2 = 12 → 12 nos produtos (6 CO2 têm 12 e 6 H2O têm 6, totalizando 18, algo está errado). Na verdade, a equação balanceada correta é:
C6H12O6(s) + 6,O2(g) 6,CO2(g) + 6,H2O(l)
Agora está balanceada!

Passo 3

Nossa próxima etapa é entender o que a variação de energia interna ( De) e a variação de entropia ( De) nos dizem. A variação de energia interna é a mudança na energia do sistema, e a variação de entropia é a mudança na desordem.
No caso, De indica que a energia interna diminui durante a reação, o que geralmente significa que a reação libera energia. Já De mostra que a desordem aumenta.

Passo 4

Queremos saber quanta energia na forma de calor ( q) pode ser extraída a pressão constante. Em termodinâmica, a energia transferida como calor a pressão constante é igual à variação de entalpia ( De).
A relação entre a variação de entalpia e a variação de energia interna é dada por:
De
Onde:
  • De é a variação de energia interna
  • De é a variação no número de moles de gás
  • R é a constante dos gases ( 8,314,J,mol^-1K^-1)
  • T é a temperatura em Kelvin

Passo 5

Vamos calcular De, que é a mudança nos moles de gás durante a reação. Olhando a equação balanceada:
C6H12O6(s) + 6,O2(g) 6,CO2(g) + 6,H2O(l)
  • Moles de gás nos reagentes: 6, O2
  • Moles de gás nos produtos: 6, CO2 (a água está líquida, então não conta como gás)
Então, De

Passo 6

Agora, aplicamos a fórmula da entalpia:
De
Como De, a equação simplifica para:
De
Portanto, De

Passo 7

Assim, a quantidade de calor que pode ser extraída a pressão constante é igual a De, que já calculamos.

Resposta

A quantidade de calor que pode ser extraída a pressão constante é -2,808,kJ,mol^-1.

Exercícios relacionados