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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. 90

7.90- Use as estimativas das capacidades caloríferas molares, em volume constante, dadas no texto (como múltiplo de R) para calcular a variação de entalpia de reação de N 2 g +   3   H 2 g → 2   N H 3 g quando a temperatura aumenta de 300 K até 500 K. Ignore as contribuições vibracionais para a capacidade calorífica. Na temperatura mais elevada, a reação é mais exotérmica ou menos exotérmica ?

Passo 1

Gente, essa questão é muito tranqsss....

Primeiro, vamos calcular a entalpia da reação a 300 K. Para isso, vamos descobrir a entalpia da reação a 298,2 K.

Para descobrirmos a entalpia da reação temos que usar a seguinte fórmula:

∆ H =   ∆ H p r o d u t o -   ∆ H r e a g e n t e

Dessa forma, temos que:

∆ H =   2 × - 46 - ( 0 )

∆ H = - 92   K j / m o l

Passo 2

Agora, vamos usar a lei de Kirchhoff:

∆ H ° T 2 =   ∆ H ° T 1 +   T 2 -   T 1   ∆ C p

Bom, as temperaturas são 298,2 K e 300 K. A variação de entalpia a 298,2 K nós já temos, agora só nos resta a variação das capacidades caloríficas molares, que nós iremos calcular utilizando a seguinte fórmula:

∆ C p = ∑ n   C p , m p r o d u t o s -   ∑ n   C p , m ( r e a g e n t e s )

Dessa forma:

∆ C p = 2 × 35,06 - ( 29,12 + 3 × 28,82 )

∆ C p = - 45,46   J . K - 1

Quiridosss é sempre válido lembrar que as temperaturas devem estar em Kelvin. Dessa forma, o ponto de ebulição do metano é 337,7 K. Não se esqueçam !!!

Aplicando os dados na lei de de Kirchhoff:

∆ H ° 300 =   - 92 +   1,8 ×   - 45,46

∆ H ° 300 = - 92,08   K j / m o l

Passo 3

A gente vai fazer a mesma coisa, mas só que agora para 500 K.

Nós já temos o ∆ H padrão e a variação das capacidades caloríficas a 298,2 K .

Agora, vamos usar a lei de Kirchhoff:

∆ H ° T 2 =   ∆ H ° T 1 +   T 2 -   T 1   ∆ C p

Dessa forma,

∆ H ° 500 =   - 92 +   201,8 ×   - 45,46

∆ H ° 500 = - 101,17   K j / m o l

Passo 4

Galerinhaaaaa, mas a pergunta é a variação dessas entalpias. Então vamos subtrair as entalpias encontradas:

∆ H   500 -   ∆ H 300 =   - 9,09   K j / m o l

O que nós podemos perceber é que com o aumento da temperatura a reação se torna mais EXOTÉRMICA !!!!

Resposta

- 9,09   K j / m o l

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