7.58 A energia interna de combustão do ácido benzoico é conhecida (-3251 kJ/mol). Quando um calorímetro de bomba foi calibrado pela queima de 0,825 g de ácido benzoico em oxigênio, a temperatura aumentou 1,94°C. Uma amostra de 0,727g açúcar D-ribose ( C 5 H 10 O 5 ) foi, então, queimada ao mesmo calorímetro na presença de excesso de oxigênio para formar C O 2 ( g ) e H 2 O l . A temperatura do calorímetro subiu de 21,81°C para 22,72°C.

(a) Escreva a equação balanceada da combustão. (b) Calcule a variação de energia interna, ∆ U , para a reação de 1,00 mol de moléculas de ribose.

Passo 1

(É bem provável que você tenha chegado aqui porque na questão da versão do livro em português falta dado, porém na versão em inglês vem dizendo bonitinho a massa de ribose que é 0,727 g)

(a) C 5 H 10 O 5 + 5   O 2 g →   5   C O 2 g + 5   H 2 O l

Passo 2

(b) Quando ele nos diz que é um calorímetro de bomba, admitimos volume constante, então o trabalho é igual a zero.

∆ U = Q + W

Como a massa molar do ácido benzoico é 122 g/mol, podemos achar quantos mol de ácido benzoico foram utilizados para calibração

n A c = 0,825   g 122 g m o l = 0,0068   m o l

Então a quantidade de calor LIBERADA na queima dessa quantidade de ácido benzoico será

Q = - 3 251 k J m o l × 0,0068   m o l = - 22,11   k J

Com isso podemos achar a capacidade calorífica do calorímetro pela equação (o calorímetro recbe a energia liberada pela reação, então mudamos o sinal)

q = C × ∆ T

22,11   k J = C × 1,94 ° C

C = 11,40   k J / ° C

Passo 3

(b) Agora sim vamos calcular a variação da energia interna da ribose

Usando a capacidade calorífica do calorímetro podemos achar o quanto de calor a combustão da ribose está liberando

q ' = C × ∆ T '

q ' = 11,40   k J ° C × 22,72   ° C - 21,81 °   C

q ' = 10,37   k J

Calculando a massa mola da ribose M M = 150 g m o l , podemos calcular o quanto de ribose foi queimado

n r i b o s e = 0,727   g 150 g m o l = 0,0049   m o l

Sendo assim, podemos achar (lembrar de trocar o sinal)

Q ' = - 10,37   k J 0,0049   m o l = - 2116 k J m o l

Portanto, a energia interna da ribose é

∆ U r i b o s e = - 2116 k J m o l  

Resposta

∆ U r i b o s e = - 2116 k J m o l  

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