Para a seguinte reação:
Temos os seguintes dados:
(a) Calcule a entalpia de reação e informe se a reação libera ou absorve energia na forma de calor.
(a) Calcule a entalpia de reação e informe se a reação libera ou absorve energia na forma de calor.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício de termodinâmica juntos! A gente precisa calcular a entalpia dessa reação química:
Aqui, vamos usar o conceito de entalpia de reação, que nos mostra se a reação libera ou absorve calor. Para isso, vamos precisar aplicar a Lei de Hess, que permite calcular a entalpia de uma reação combinando outras reações conhecidas.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar as reações que a gente já conhece e que podem ajudar a chegar na reação que queremos. As reações fornecidas são:
A ideia é combinar essas reações de forma que, no final, a gente chegue na reação que queremos calcular.
Passo 3
Vamos ajustar as reações para que, quando somadas, as espécies intermediárias se cancelem. Nosso alvo é ter apenas
,
e
na reação final.
Primeiro, observe que na reação 1 temos
, mas queremos
. Então vamos manipular as reações para eliminar
e
.
Também, queremos transformar
de volta para
. Para isso, usamos a reação 4, que é a reversa da formação em solução aquosa.
Passo 4
Vamos organizar as reações:
-
Multipliaremos por
para usar como está. -
Precisamos inverter essa reação para transformar
em . -
Vamos manter essa reação como está.
-
Vamos inverter essa reação para transformar
em .
Passo 5
Agora, aplicando as inversões:
- Invertendo a reação 2:
- Invertendo a reação 4:
Assim, temos:
Passo 6
Agora, somamos todas as reações ajustadas para eliminar as espécies intermediárias:
- A reação 1 tem
, cada uma sendo convertida pela reação 2. - A reação 3 produz
, mas precisamos de , então multiplicamos por .
Calculando:
Passo 7
Somando todas as reações:
- Espécies que se cancelam:
, , e .
O que sobra:
O que é quase a nossa reação alvo, mas com coeficientes multiplicados por 2. Para ajustar, dividimos tudo por 2:
Passo 8
Agora, somamos as entalpias:
Calculando:
Mas lembre-se que dividimos a reação por 2, então a entalpia por mol é:
Resposta
A entalpia da reação é de
e absorve energia na forma de calor.