5.16 A entalpia-padrão de combustão a
da acetona líquida
formando
e
é
. Determine o
o
.
Passo 1
O enunciado dá a entalpia-padrão de combustão a
(ou seja, a
) da acetona líquida
como
Pede-se determinar (1) a entalpia padrão de formação
e (2) a energia interna padrão de formação
da acetona líquida.
Informações relevantes dadas/que usarei:
Informações relevantes dadas/que usarei:
- Fórmula molecular da acetona:
(escrita também ). - Reação de combustão balanceada (vou explicitar e justificar no próximo passo).
- Valores tabulados necessários para produtos (vou declarar explicitamente quando usados).
Passo 2
Balanceando a combustão completa da acetona líquida com oxigênio formando
e
: supondo coeficiente
para a acetona,
contamos átomos: C →
,
H →
. Para o oxigênio: produto tem
átomos de O; a acetona já dá
átomo, então faltam
átomos vindos de
, ou seja
mols de
. Assim a equação balanceada é
contamos átomos:
Passo 3
Relação fundamental usada para entalpias de reação: a entalpia de reação é a soma das entalpias padrão de formação dos produtos menos a soma das entalpias padrão de formação dos reagentes:
Aplicando à combustão acima, como
de
(elemento na forma padrão) é zero, obtemos
Rearranjando para obter
da acetona:
Passo 4
Vou usar valores tabulados padrão a
:
Esses são valores típicos de tabelas termoquímicas. Substituindo na fórmula do Passo 3:
Passo 5
Fazendo as contas passo a passo:
Agora
Arredondando com três algarismos significativos:
Passo 6
Agora vamos obter a energia interna padrão de formação
. Relação entre entalpia e energia interna para uma reação à pressão constante, usando a aproximação de gases ideais:
onde
é a variação no número de mols de espécie gasosa (produtos menos reagentes),
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta. Rearranjando:
Aplicamos isso à reação padrão de formação da acetona a partir dos elementos na forma padrão:
Contando moléculas gasosas: reagentes têm
mol de
e
mol de
, total
mol gasosos; produto (acetona líquida) não é gasoso. Assim
Logo
Passo 7
Agora calculamos o termo
a
. Usando
:
Multiplicando por
:
Passo 8
Finalmente:
Substituindo
e
:
Arredondando consistentemente: