A regra de Trouton sintetiza os resultados de experiências mostrando que a entropia de vaporização medida no ponto de ebulição, De é aproximadamente a mesma e aproximadamente igual a 85 J K^-1 mol^-1 para todos os liquidos, exceto quando ligaçāo hidrogênio ou algum outro tipo de interação molecular específico está presente. (a) Dê uma interpretaçäo molecular para a regra de Trouton. (b) Faça a estimativa da entropia de vaporização e da entalpia de vaporização do octano, cujo ponto de ebulição é 126^circ C. © A regra de Trouton nâo se aplica à água porque no líquido as moléculas de água estão unidas por uma extensa rede de ligaçōes hidrogênio. Apresente uma interpretaçāo molecular para a observação de que a regra de Trouton subestima o valor da entropia de vaporização da água.

Passo 1

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 ( De) no ponto de ebulição é aproximadamente constante, em torno de 85 , J , K^-1 , mol^-1, 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 De.

Passo 3

Parte (b): Estimativa da Entropia e Entalpia de Vaporização do Octano

Dados:
  • Ponto de ebulição do octano: 126^circC
Passo 1: Converter a Temperatura para Kelvin
Para usar as fórmulas, precisamos da temperatura em Kelvin (K).
Tb = 126^circC + 273,15 = 399,15 , K
Passo 2: Usar a Regra de Trouton para Estimar a Entropia de Vaporização ( De)
Segundo a Regra de Trouton:
De
Passo 3: Calcular a Entalpia de Vaporização ( De)
A relação entre entalpia e entropia de vaporização é dada por:
De
Substituindo os valores:
De
Convertendo para kJ/mol:
De

Passo 4

Parte ©: Por que a Regra de Trouton Não se Aplica à Água

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 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.
(b) Para o octano com ponto de ebulição de 126°C:
  • Entropia de vaporização, De
  • Entalpia de vaporização, De
© A presença de uma extensa rede de ligações de hidrogênio na água torna a entropia de vaporização maior do que a prevista pela Regra de Trouton, pois a quebra dessas ligações aumenta a desordem além do valor típico.

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