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Enunciado

Química - Princípios de Química: Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente - 5ª Edição - Peter Atkins, Loretta Jones e Leroy Laverman- Ed: 5º - Capítulo 7.1 - Ex. 75

7.75 Use as informações dadas nas Tabelas 7.3, 7.7 e 7.8 para estimar a entalpia de formação de cada um dos seguintes compostos no estado líquido. A entalpia de sublimação do carbono é +717 kJ/mol.

(a) H 2 O ; (b) metanol, C H 3 O H ; (c) benzeno, C 6 H 6 (sem ressonância); (d) benzeno, C 6 H 6 (com ressonância).

Passo 1

(a) Vamos começar usando a reação

H 2 g + 1 2   O 2 ( g ) → H 2 O l

Usando as tabelas 7.7 e 7.8 temos que precisamos

ceder 1   m o l × 436 k J m o l   para quebrar a ligação H-H, em 1 mol de H 2 ;

ceder 1 2   m o l × 496 k J m o l para quebrar a ligação O-O, em ½ mol de O 2 ;   e

consumir 2   m o l × 463 k J m o l para formar a ligação O-H, em 1 mol de H 2 O .

∆ H ° = - 2   m o l × 463 k J m o l + 1   m o l × 436 k J m o l + 1 2   m o l × 496 k J m o l

∆ H ° = - 926   k J + 436   k J + 248   k J

∆ H ° = - 242   k J

Para essa reação, como a entalpia de formação do H 2 e do O 2 são zero, a entalpia padrão de formação do H 2 O é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o H 2 O , g = - 242   k J

Porém, queremos do H 2 O   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização da água é 40,7 kJ/mol, então a de condensação será -40,7 kJ/mol.

Portanto

∆ H f o H 2 O , l = ∆ H f o H 2 O , g + ∆ H c o n d

∆ H f o H 2 O , l = - 282,7   k J / m o l

Passo 2

(b) Vamos começar usando a reação

C g r + 2   H 2 ( g ) + 1 2 O 2 ( g ) = C H 3 O H l

Usando as tabelas 7.7 e 7.8 temos que precisamos

ceder 2   m o l × 436 k J m o l   para quebrar a ligação H-H, em 2 mol de H 2 ;

ceder 1 2   m o l × 496 k J m o l para quebrar a ligação O-O, em ½ mol de O 2 ;

ceder 1   m o l × 717 k J m o l para sublimar 1 mol de carbono;

consumir 3   m o l × 412 k J m o l para formar as 3 ligações C-H;

consumir 1   m o l × 360 k J m o l para formar a ligação C-O; e

consumir 1   m o l × 463 k J m o l para formar a ligação O-H.

∆ H ° = 2   m o l × 436 k J m o l + 1 2   m o l × 496 k J m o l + 1   m o l × 717 k J m o l

- 3   m o l × 412 k J m o l - 1   m o l × 360 k J m o l - 1   m o l × 463 k J m o l

∆ H ° = 872   k J + 248   k J + 717   k J - 1236   k J - 360   k J - 463   k J

∆ H ° = - 222   k J

Para essa reação, como a entalpia de formação do C, H 2 e do O 2 são zero, a entalpia padrão de formação do C H 3 O H é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o C H 3 O H , g = - 222   k J

Porém, queremos do C H 3 O H   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização do C H 3 O H é 35,3 kJ/mol, então a de condensação será -35,3 kJ/mol.

Portanto

∆ H f o C H 3 O H , l = ∆ H f o C H 3 O H , g + ∆ H c o n d

∆ H f o C H 3 O H , l = - 257,3   k J / m o l

Passo 3

(c) Vamos começar usando a reação

6   C g r + 3   H 2 g → C 6 H 6 l

Com as tabelas 7.7 e 7.8 temos que precisamos

ceder 3   m o l × 436 k J m o l   para quebrar as ligações H-H;

ceder 6   m o l × 717 k J m o l para sublimar 6 mol de carbono;

consumir 3   m o l × 348 k J m o l para a formação de cada ligação simples C-C;

consumir 3   m o l × 612 k J m o l para a formação de cada ligação dupla C=C; e

comsumir 6   m o l × 412 k J m o l para a formação de cada ligação C-H.

∆ H ° =   3   m o l × 436 k J m o l + 6   m o l × 717 k J m o l

- 3   m o l × 348 k J m o l - 3   m o l × 612 k J m o l - 6   m o l × 412 k J m o l

∆ H ° = 1308   k J + 4302   k J - 1044   k J - 1836   k J - 2472   k J

∆ H ° = + 258   k J

Para essa reação, como a entalpia de formação do C e H 2 são zero, a entalpia padrão de formação do C 6 H 6 é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o C 6 H 6 , g = + 258   k J

Porém, queremos do C 6 H 6   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização do C 6 H 6   é 30,8 kJ/mol, então a de condensação será -30,8 kJ/mol.

Portantato

∆ H f o C 6 H 6 , l = ∆ H f o C 6 H 6 , g + ∆ H c o n d

∆ H f o C 6 H 6 , l = + 227,2   k J / m o l

Passo 4

(d) Vamos começar usando a reação

6   C g r + 3   H 2 g → C 6 H 6 l

Com as tabelas 7.7 e 7.8 temos que precisamos

ceder 3   m o l × 436 k J m o l   para quebrar sa ligações H-H;

ceder 6   m o l × 717 k J m o l para sublimar 6 mol de carbono;

consumir 6   m o l × 518 k J m o l para a formação de cada ligação C-C (com ressonância); e consumir 6   m o l × 412 k J m o l para a formação de cada ligação C-H.

∆ H ° =   3   m o l × 436 k J m o l + 6   m o l × 717 k J m o l

- 6   m o l × 518 k J m o l - 6   m o l × 412 k J m o l

∆ H ° = 1308   k J + 4302   k J - 3108   k J - 2472   k J

∆ H ° = + 30   k J

Para essa reação, como a entalpia de formação do C e H 2 são zero, a entalpia padrão de formação do C 6 H 6 é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o C 6 H 6 , g = + 30   k J

Porém, queremos do C 6 H 6   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização do C 6 H 6   é 30,8 kJ/mol, então a de condensação será -30,8 kJ/mol.

Portantato

∆ H f o C 6 H 6 , l = ∆ H f o C 6 H 6 , g + ∆ H c o n d

∆ H f o C 6 H 6 , l = - 0,8   k J / m o l

Resposta

(a) ∆ H f o H 2 O , l = - 282,7   k J / m o l

(b) ∆ H f o C H 3 O H , l = - 257,3   k J / m o l

(c) ∆ H f o C 6 H 6 , l = + 227,2   k J / m o l

(d) ∆ H f o C 6 H 6 , l = - 0,8   k J / m o l

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