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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. 76

7.76 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) N H 3 ; (b) etanol, C H 3 C H 2 O H ; (c) acetona, C H 3 C O C H 3 .

Passo 1

(a) Vamos começar usando a reação

N 2 g + 3   H 2 → 2   N H 3

Usando as tabelas 7.7 e 7.8 temos que precisamos

ceder 1   m o l × 944 k J m o l para quebrar as ligações N-N;

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

consumir 2 × 3   m o l × 388 k J m o l para formar cada ligação N-H .

∆ H ° = 1   m o l × 944 k J m o l + 3   m o l × 436 k J m o l - 2 × 3   m o l × 388 k J m o l

∆ H ° = 944   k J + 1308   k J - 2328   k J

∆ H ° = - 76   k J

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

∆ H f o N H 3 , g = - 76   k J

Porém, queremos do N H 3   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização da água é 6,5 kJ/mol, então a de condensação será -6,5 kJ/mol.

Portanto

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

∆ H f o N H 3 , l = - 82,5   k J / m o l

Passo 2

(b) Vamos começar usando a reação

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

Usando 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 1 2   m o l × 496 k J m o l para quebrar as ligações O-O;

ceder 2   m o l × 717 k J m o l para sublimar 1 mol de carbono;

consumir 5   m o l × 412 k J m o l para formar as ligações C-H;

consumir 1   m o l × 348 k J m o l para formar a ligação C-C;

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 ° = 3   m o l × 436 k J m o l + 1 2   m o l × 496 k J m o l + 2   m o l × 717 k J m o l

- 5   m o l × 412 k J m o l - 1   m o l × 348 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 ° = 1306   k J + 248   k J + 1434   k J - 2060   k J - 348   k J - 360   k J - 463   k J

∆ H ° = - 2 43   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 C H 2 O H é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o C H 3 C H 2 O H , g = - 2 43   k J

Porém, queremos do C H 3 C H 2 O H   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização do C H 3 C H 2 O H é 43,5 kJ/mol, então a de condensação será -43,5 kJ/mol.

Portanto

∆ H f o C H 3 C H 2 O H , l = ∆ H f o C H 3 C H 2 O H , g + ∆ H c o n d

∆ H f o C H 3 C H 2 O H , l = - 286,5   k J / m o l

Passo 3

(c) Vamos começar usando a reação

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

Usando 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 1 2   m o l × 496 k J m o l para quebrar as ligações O-O;

ceder 3   m o l × 717 k J m o l para sublimar 1 mol de carbono;

consumir 6   m o l × 412 k J m o l para formar as ligações C-H;

consumir 2   m o l × 348 k J m o l para formar a ligação C-C; e

consumir 1   m o l × 743 k J m o l para formar a ligação C=O.

∆ H ° = 3   m o l × 436 k J m o l + 1 2   m o l × 496 k J m o l + 3   m o l × 717 k J m o l

- 6   m o l × 412 k J m o l - 1   m o l × 348 k J m o l - 1   m o l × 743 k J m o l

∆ H ° = 1306   k J + 248   k J + 1434   k J - 2151   k J - 348   k J - 743   k J

∆ H ° = - 2 54   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 C H 2 O H é a prória ∆ H ° /mol

∆ H f o C H 3 C O C H 3 , g = - 254   k J

Porém, queremos do C H 3 C O C H 3   líquido. E usando a Tabela 7.3, achamos que a entalpia de vaporização do   C H 3 C O C H 3 é 29,1 kJ/mol, então a de condensação será -29,1 kJ/mol.

Portanto

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

∆ H f o C H 3 C O C H 3 , l = - 283,1   k J / m o l

Resposta

(a) ∆ H f o N H 3 , l = - 82,5   k J / m o l

(b) ∆ H f o C H 3 C H 2 O H , l = - 286,5   k J / m o l

(c) ∆ H f o C H 3 C O C H 3 , l = - 283,1   k J / m o l

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7.73 Calcule a entalpia padrão de formação do P C l 5 ( s ) a partir da entalpia de formação do P C l 3 l (veja o Apêndice 2A) e de P C l 3 l + C l 2 g → P C l 5 ,∆ H ° = - 124k J .
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