Beleza, vamos dar uma olhada no que você está pedindo. O exercício fala sobre a Regra de Trouton, que é um conceito da termodinâmica aplicado à entalpia e entropia de vaporização de líquidos. Para resolver esse exercício, vamos precisar entender o que é entropia de vaporização, entalpia de vaporização, e como a Regra de Trouton se relaciona com essas grandezas. Vamos também usar algumas fórmulas básicas da termodinâmica para fazer os cálculos necessários.
Passo 2
Parte (a): Interpretação Molecular da Regra de Trouton
A Regra de Trouton afirma que a entropia de vaporização () no ponto de ebulição é aproximadamente constante, em torno de , para a maioria dos líquidos.
Interpretação Molecular:
Quando um líquido se vaporiza, suas moléculas passam de um estado organizado (líquido) para um estado mais desorganizado (gás). A entropia, que mede essa desordem, aumenta porque as moléculas no gás têm mais liberdade de movimento e ocupam um volume maior de espaço. A Regra de Trouton sugere que, para muitos líquidos, essa mudança na desordem é semelhante, resultando em valores de entropia de vaporização próximos. Isso acontece porque, independentemente da força das interações intermoleculares no líquido, o aumento na desordem ao vaporizar compensa essas diferenças, levando a um valor médio constante para .
Passo 3
Parte (b): Estimativa da Entropia e Entalpia de Vaporização do Octano
Dados:
Ponto de ebulição do octano:
Passo 1: Converter a Temperatura para Kelvin
Para usar as fórmulas, precisamos da temperatura em Kelvin (K).
Passo 2: Usar a Regra de Trouton para Estimar a Entropia de Vaporização ()
Segundo a Regra de Trouton:
Passo 3: Calcular a Entalpia de Vaporização ()
A relação entre entalpia e entropia de vaporização é dada por:
A Regra de Trouton não se aplica à água principalmente por causa das fortes ligações de hidrogênio no estado líquido.
Interpretação Molecular:
No líquido, as moléculas de água formam uma rede extensa de ligações de hidrogênio, o que organiza as moléculas de forma mais ordenada e reduz a desordem relativa ao estado gasoso. Quando a água vaporiza, essa rede de ligações precisa ser quebrada, o que consome energia adicional e resulta em uma maior entropia de vaporização do que a prevista pela Regra de Trouton. Basicamente, a estrutura mais ordenada no líquido devido às ligações de hidrogênio faz com que a transição para o gás aumente ainda mais a desordem, superando o valor típico de de 85 J K⁻¹ mol⁻¹.
Resposta
(a) A Regra de Trouton sugere que a entropia de vaporização de líquidos é aproximadamente constante porque, molecularmente, a transição do estado líquido para gasoso sempre aumenta a desordem de maneira similar.