Força e Energia de ligação

Teoria Completa

E aí, tudo bem?

A energia de ligação, ou entalpia de ligação, é a energia necessária na quebra da ligação de um mol de moléculas no estado gasoso.

E pra que serve isso? A principal aplicação da energia de ligação é para realizar o cálculo da variação de entalpia de reações. Partiu entender melhor?

Energia de ligação

A energia de ligação também é conhecida como entalpia de ligação e nada mais é que a a energia absorvida quando ocorre a quebra de uma molécula no estado gasoso. Também pode ocorrer na energia que forma a ligação entre os átomos separados, porémmm com sinal diferente.

Exemplo :

Br — Br → Br(g) + Br(g)

A ligação entre o Br2 é formada por ligação simples entre os átomos. E como proceder para a realização da quebra da ligação? É necessário uma energia, uma entalpia para que a ligação seja rompida.

Quando a gente dá energia pros átomos eles vibram tanto que as ligações não aguentam e se rompem. No caso do B r 2 a variação de entalia (ΔH) é de + 193kJ/mol. Vamos ver alguns exemplos:

Características da energia de ligação em um processo químico

Para que uma reação química aconteça, é imprescindível que os átomos dos reagentes atuem entre si e se reorganizem. Para que isso ocorra, as ligações entre os átomos dos reagentes necessitam ser rompidas, o que advém da absorção de energia.

C—P+ F—G → C(g) + P(g) + F(g) +G(g)

Depois que as ligações são rompidas, os átomos, agora livres leves e soltos, podem dar match em outros átomos. Isso resulta em novas ligações entre eles, ocasionando a liberação de energia.

C(g) + P(g) + F(g) +G(g) → F—P + C—G

As novas ligações desenvolvidas envolvem uma combinação diferente dos átomos presentes no reagente, por consequência o valor da energia também será diferente.

Assim notamos que se a reação ocorre, nos reagentes há absorção de energia. Ou seja a quebra de ligação é um processo endotérmico. Nos produtos, a formação de uma ligação é um processo exotérmico, que libera energia.

  • Reagentes: ΔH >0, pois é preciso absorver energia pra quebrar a ligação, logo a energia depois é maior do que antes.
  • Produto: ΔH

Cálculo da energia de ligação

Para verificarmos se a reação libera ou absorve energia é necessário, como fazemos isso??

ΔH = Σp - Σr

Onde:

ΔH = variação da entalpia;

Σp = soma das energias necessárias para formar cada ligação no produto;

Σr = soma das energias necessárias para quebrar cada ligação no reagente.

OBS: não se preocupem pois os valores de energia de ligação já foram medidos e são tabelados, como vimos lá em cima.

Exemplo para entendermos melhor:

Sendo:

Aplicando na fórmula temos:

ΔH = Σp - Σr

ΔH = (2x103) – (104+58)

ΔH = 44 Kcal/mol

Logo, a reação é endotérmica. A energia presente nos reagentes é menor que a do produto, então ao longo da transformação foi absorvido energia.

Bora praticar então?

Expandir

Exercício Resolvido #1

Elaboração própria

Sabendo que o ácido fluorídrico apresenta a reação:

HF(g) → H(g) + F(g)  ∆H = +323 kJ

Encontre a energia de ligação entre o flúor e o hidrogênio.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Primeiramente vamos analisar a reação:

HF(g) → H(g) + F(g)  

Para separar o flúor do hidrogênio foi aplicada uma energia para romper essa ligação

Passo 2

Observem que nenhuma ligação é formada após a quebra da ligação, então a entalpia da reação é igual à energia absorvida n quebra da ligação.

Ou seja

∆H = energia de ligação em HF =+323 kJ

Resposta

+323 kJ

Exercício Resolvido #2

Elaboração própria

Assinale a opção em que é plausível definir a entalpia da reação por meio da energia de ligação, conhecendo que todas as reações ocorrem a 25ºC e 1 atm:

  1. H2(g) + ½ O2(g) → 2 H2O(g)  
  2. CaCO3(s)→ CaO(s) + CO2(g)  
  3. CH3OH(ℓ) + 3/2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(g)  
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Primeiramente vamos analisar as reações:

A alternativa A :

H2(g) + ½ O2(g) → 2 H2O(g)  

 Única reação em que todos os elementos estão no estado gasoso, porque assim toda a energia é empregada para partir a ligação

Passo 2

Nas outras alternativas, parte da energia é empregada na alteração de estado físico. Para elas não é admissível definir a entalpia da reação através da energia de ligação.

Resposta

Alternativa A

Exercício Resolvido #3

Elaboração própria

Quanto as características de energia das reações, assinale a alternativa correta:

  1. As reações exotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.
  2. As reações endotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.
  3. As reações endotérmicas, absorvem energia, com os produtos tendo uma maior quantidade de energia do que os reagentes.
MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

As reações exotérmicas, são as liberam energia, ou seja, os reagentes da reação possuem mais energia do que os produtos.

Passo 2

As reações endotérmicas, são as absorvem energia, ou seja, os reagentes da reação possuem menos energia do que os produtos.

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #4

HYPERLINK "https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teoria-das-colisoes.htm" https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/teoria-das-colisoes.htm

A seguir, é apresentado um quadro com algumas energias de ligação no estado gasoso:

São feitas as seguintes afirmações:I. É preciso mais energia para decompor a molécula de oxigênio do que para decompor a molécula de nitrogênio.II. A molécula de HCl deve ser mais estável do que as moléculas de HBr e HI.III. Entre as moléculas gasosas H2, O2 e Cl2, a molécula de Cl2 é a menos estável.Quais estão corretas?

A) Apenas I e II

B) Apenas I e III

C) Apenas II e III

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

É preciso mais energia para decompor a molécula de oxigênio (O) do que para decompor a molécula de nitrogênio (N). Para verificar se essa afirmativa é necessário observarmos os valores da energia de ligação de cada elemento, notem que:

ΔH (N)> ΔH (O)

ΔH (N)= 940,8

ΔH (O)= 489,2

Com isso vemos que a energia é maior para romper a molécula de Nitrogênio

Passo 2

A molécula de HCl deve ser mais estável do que as moléculas de HBr e HI. Essa afirmativa está correta pois o valor de ΔH é maior para o ácido clorídrico (HCl).

Passo 3

Entre as moléculas gasosas H2, O2 e Cl2, a molécula de Cl2 é a menos estável e isso ocorre devido à baixa energia de ligação entre as moléculas

Resposta

Alternativa C

Exercício Resolvido #5

Elaboração própria

C 2 H 4 ( g )   →   2   C ( g )   +   2 H 2   ( g )                       ∆ H   =   +   411   k c a l / m o l

Na reação representada pela equação anterior, sabe-se que a energia da ligação C ─ H é igual a 72,3 kcal/mol e da ligação H – H é 104,2 kcal/mol. O valor da energia de ligação C ═ C, em kcal/mol, é:

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Primeiramente vamos desenhar a estrutura da substância C2H4(g) é:                                                                            

H    H

│    │                                                          H ─ C ═ C ─ H

Para formar o carbono e o hidrogênio atômicos é necessário romper 4 ligações

C ─ H  e uma C ═ C.

Passo 2

Como nenhuma ligação é formada na reação fornecida, apenas rompida, a entalpia da reação é igual à energia absorvida = 411 kcal/mol

Passo 3

Agora vamos determinar a equação a ser usada:

ΔH = Σp - Σr

4 mol de H = 4 x 72,3 kcal/mol1 mol de C ═ C: X (é a energia de ligação que queremos encontrar)

ΔH = Σp - Σr

411 = (x + 2 x 104,2) - 4 x 72,3

411 = x + 208,4 - 289,2x = 411 - 208,4 + 289,2x = 491,8 kcal/mol

Resposta

A energia de ligação C ═ C é de 491,8 kcal/mol

Exercício Resolvido #6

Elaboração própria

O ácido clorídrico (HCl) é uma solução aquosa, ácida empregado como reagente químico, e é um dos ácidos que se ioniza totalmente em solução aquosa, que apresenta a seguinte equação:

H2(g) + Cl2(g) → 2HCl(g)

Análise os valores de energia de ligação dos elementos da equação:

HCl: 432 Kj/molCl2: 243 Kj/molH2: 436 Kj/mol

Determina a energia de formação do HCl(g), em kJ/mol

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

A energia de ligação é definida como a variação de entalpia determinada na quebra de 1 mol de uma determinada ligação química.

Para calcular utilizamos a equação:

Δ H   =   Σ r   -   Σ p

A reação dada é:

H 2 ( g )   +   C l 2 ( g )   →   2   H C l

H2= 436 kJ e Cl2= 243 kJ

Δ H   =   436   +   243   =   +   679   k J

Passo 2

Passo 3

Como produto da reação temos 2 HCl 2   x   432   =   864   k J

Assim, temos:

Δ H   =   Σ r   –   Σ p

Δ H   =   679   –   864

Δ H   =   -   185   k J

Como temos 2 mols de HCl, para saber o valor de 1 mol, basta dividirmos por 2:

Δ H   =   - 185 / 2   =   - 92 ,   5   k J / m o l

Resposta

A energia de ligação é de -92, 5 kJ/mol

Exercício Resolvido #7

Elaboração própria

O cloreto de hidrogênio é um gás que, quando borbulhado em água, resulta em uma solução de ácido clorídrico. Determine energia para formação de 2 mol de cloreto de hidrogênio, em kJ

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Passo 2

Para calcular utilizamos a equação:

Δ H   =   Σ r   -   Σ p

A reação dada é:

H 2 ( g )   +   C l 2 ( g )   →   2   H C l

H2= 432 kJ e Cl2= 243 kJ

Δ H   =   432   +   243   =   +   675   k J

Passo 3

Passo 4

Passo 5

Passo 6

Como produto da reação temos 2 HCl ( 2   x   431   =   862   k J )

Assim, temos:

Δ H   =   Σ r   -   Σ p

Δ H   =   675   -   862

Δ H   =   -   18 7   k J / m o l

Passo 7

Passo 8

Resposta

A energia de ligação é de - 187 kJ/mol

Exercício Resolvido #8

Adaptado de: https://exercicios.mundoeducacao.bol.uol.com.br/exercicios-quimica/exercicios-sobre-energia-ligacao.htm

No processo de Haber-Bosch, a amônia é adquirida em elevada temperatura e pressão, empregando ferro como catalisador. Essa amônia tem vasto emprego como fonte de nitrogênio na produção de fertilizante. Dadas as energias de ligação:

H – H→ 436 kJ/mol

N≡ N→ 944 kJ/mol

H – N → 390 kJ/mol

Determine a entalpia de formação de 1 mol de amônia é:

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 1

Primeiramente é devemos reescrever a equação química, demonstrando todas as ligações existentes em cada molécula:

Para formar o carbono e o hidrogênio atômicos é necessário romper 4 ligações

C ─ H e uma C ═ C.

Passo 2

Agora temos que definir a quantidade de energia absorvida no reagente (Er) e liberada no produto (Ep) da reação:

Reagente: 

E r = 1   E N 2 + 3   E H 2

E r = 944 + ( 3 × 436 )

E r = 2252   k J . m o l – 1

Produto:  temos 2 mol de NH3, que possui três ligações N-H. Assim, temos:

E p = 2 × 3 × ( - E N H 3 )

E p = 6 × ( - 390 )

E p = - 2340 k J . m o l – 1  

Passo 3

Δ H   =   Σ r   –   Σ p

Δ H   =   2252   +   ( - 2340 )

Δ H = - 88

Esse resultado é equivalente a 2 mols ne NH3 para 1 mol basta dividir por 2:

Δ H   =   - 88 / 2 =   - 44   k J / m o l

Resposta

A energia de ligação é de -44 kJ/mol

Esse conteúdo é exclusivo para cadastrados.

Cadastre-se grátis no maior portal de exatas do Brasil!

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas

Muita matéria pra estudar?

Dexter Estudando

Cadastre-se para acessar os Resumões Gratuitos

Relaxa, não vamos publicar nada no seu nome.

  • Resumões direto ao ponto
    Resumões
    direto ao ponto
  • Exercícios resolvidos passo a passo
    Exercícios resolvidos
    passo a passo
  • Videoaulas incríveis
    Videoaulas
    incríveis
  • Aulões Salva-Vidas
    Aulões
    Salva-Vidas