Com os seguintes dados de energia de ligação em calcule o calor de combustão do metanol líquido a . Dados adicionais: , .
Ligação
415,9
804,2
463,6
498,3
327,2
Passo 1
Então, vamos lá! A gente tem um exercício que pede para calcular o calor de combustão do metanol líquido a 25°C. Estamos trabalhando com energia de ligação de diferentes moléculas e também com entalpia de vaporização da água e do metanol. Para resolver isso, vamos precisar usar as energias de ligação fornecidas e levar em conta as mudanças de fase que acontecem durante a combustão.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do metanol. O metanol () reage com o oxigênio () para formar dióxido de carbono () e água (). A equação balanceada fica assim:
Passo 3
Agora, vamos identificar todas as ligações presentes nos reagentes e nos produtos para calcular a energia total envolvida nas quebras e formações de ligações.
Reagentes:
Metanol ():
3 ligações
1 ligação
1 ligação
Oxigênio ():
1 ligação
Produtos:
Dióxido de carbono ():
2 ligações
Água ():
2 ligações por molécula, totalizando 4 ligações
Passo 4
Vamos agora calcular a energia total das ligações rompidas nos reagentes e a energia total das ligações formadas nos produtos usando as energias de ligação fornecidas.
Energia das ligações rompidas nos reagentes:
Total das ligações rompidas:
Energia das ligações formadas nos produtos:
Total das ligações formadas:
Passo 5
Agora, vamos calcular a energia líquida das ligações, que é a diferença entre a energia das ligações formadas e a energia das ligações rompidas:
Isso significa que, apenas considerando as ligações químicas, a reação libera 926 kJ de energia.
Passo 6
No entanto, precisamos considerar as mudanças de fase que ocorrem durante a combustão. Como estamos lidando com substâncias líquidas, mas as energias de ligação geralmente são consideradas no estado gasoso, devemos ajustar para levar em conta a entalpia de vaporização.
As mudanças de fase envolvidas são:
Metanol líquido vaporizando.
Água formada líquida a partir de vapor.
Vamos calcular a entalpia total associada a essas mudanças.
Entalpia de vaporização do metanol:
Entalpia de condensação da água (oposto da vaporização):
Como formamos 2 mol de água, a entalpia total da condensação é:
Entalpia total das mudanças de fase:
Passo 7
Agora, somamos a energia das ligações com a entalpia das mudanças de fase para obter o calor total da reação:
Resposta
O calor de combustão do metanol líquido a é aproximadamente -876 kJ/mol.