O pentano, C 5 H 12 , é um dos constituintes do combustível utilizado em motores de combustão interna. Sua síntese, a partir do carbono grafite, é dada pela equação:
Determine a entalpia (
) da reação de síntese do pentano a partir das seguintes informações:
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre entalpia de reação! A gente vai trabalhar com termodinâmica, especificamente com a entalpia de reação (ΔH). Vamos precisar usar a Lei de Hess, que nos ajuda a calcular ΔH de uma reação usando outras reações cujas entalpias já conhecemos.
Passo 2
Primeiro, vamos anotar a reação que queremos descobrir a entalpia:
Nosso objetivo é encontrar o valor de ΔH para essa reação.
Passo 3
Agora, vamos olhar as reações fornecidas com seus respectivos valores de ΔH:
- Combustão do pentano:
- Combustão do carbono grafite:
- Combustão do hidrogênio:
Passo 4
Vamos usar a Lei de Hess, que diz que a variação de entalpia total de uma reação é a soma das variações de entalpia das etapas que a compõem. Para isso, precisamos manipular as reações dadas para chegar na reação que queremos.
Primeiro, vamos “inverter” a reação de combustão do pentano, porque queremos a síntese do pentano a partir dos elementos, e não a combustão:
(Note que invertemos o sinal de ΔH.)
Passo 5
Agora, vamos multiplicar as reações de combustão do carbono e do hidrogênio para que elas correspondam aos coeficientes na reação invertida:
Multiplicando a combustão do carbono por 5:
Multiplicando a combustão do hidrogênio por 6:
Passo 6
Agora, vamos somar as três reações ajustadas:
- Reação invertida da combustão do pentano:
- Combustão do carbono (x5):
- Combustão do hidrogênio (x6):
Somando tudo:
- Os
e do lado dos reagentes e produtos se cancelam. - Os
dos produtos e dos reagentes também se cancelam.
Fica assim:
Resposta
A entalpia da reação de síntese do pentano é -149 kJ.