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 18.1 - Ex. 32
Escreva a reação química balanceada da floração completa do metano a tretaflour-metano. Use as entalpias de ligação para estimar a entalpia da reação. A reação correspondente ao cloro é muito menos exotérmica. A que essa diferença é atribuída.
Passo 1
A reação de flouração também é uma reação de substituição assim como ocorre a cloração. Esse tipo de reação funcionada da seguinte maneira: um átomo ou um grupo de átomos substitui um átomo ou um grupo de átomos da molécula original, que no caso dos alcanos sempre será os hidrogênios.
Para montarmos a reação entre o metano e o flúor temos que olhar o produto final, o tretaflour-metano. Como o próprio nome diz, tetra, ele possui 4 átomos de flúor o que nos indica que 4 átomos de hidrogênio foram substituídos.
Para cada molécula de metano foram usados 4 átomos de flúor, desse modo a reação balanceada fica assim:
Passo 2
A questão nos diz que essa reação é menos exotérmica que a reação de substituição com cloro.
Antes de mais nada temos que entender que uma reação exotérmica é aquela que libera energia. Para a gente descobrir o quanto de energia é liberada temos que lembrar que:
para uma reação de substituição acontecer é necessário quebrar as ligações C-H da molécula original, o que libera energia, e depois fazer as ligações C-F, o que gasta energia.
Para sabermos quanto de energia é gasta e gerada, vamos usar os dados do apêndice 2 deste livro.
Na parte do reagente 4 ligações C-H são desfeitas.
Nos produtos 4 ligações C-F e 4 ligações H-F são feitas. (No caso da cloração. 4 ligações C-Cl e 4 ligações H-Cl são feitas)
Portanto a energia liberada será: Reações feitas - reações desfeitas. (usaremos os dados das tabelas 7.7 e 7.8 do capítulo 7, páginas 276 e 277 deste livro.)
- 4 (C-F) + 4 (H-F) - 4(C-H) para a floração
- 4(C-Cl) + 4 (H-Cl) -4(C-H) para a cloração
(4 (484) + 4( 565)) - 4(412) =2548 KJ/mol
(4(338) +4(431)) - 4(412) =1428 KJ/mol
Resposta
Comparando as reações podemos ver que as ligações C-Cl gastam menos energia para serem feitas do que as C-F. Desse modo, a energia que é liberada pelo reagente é menos consumida, fazendo que no final a reação libere mais energia para o meio.
Quando mais pesado o elemento da família dos halogênios, menos exotérmica é a reação.