7.38 Para as seguintes reações a
O calor de combustão da grafita é -
e o do
(g) é -
. Calcule o calor de formação do
a
.
Passo 1
O enunciado pede: calcular o calor (entalpia padrão de formação) do
a
.
Dados fornecidos (peguei estes números do enunciado):
- Reação de interesse (hidrólise):
com
. (valor indicado no enunciado.)
- Reações fornecidas relacionadas ao cálcio (peguei estes valores do enunciado):
- Calores de combustão (peguei estes números do enunciado):
O que vou precisar:
- A definição de entalpia padrão de formação
: para qualquer reação
- Usarei a Lei de Hess para combinar reações e obter
. - Preciso calcular
a partir do e das entalpias padrão de formação de e . Como o enunciado deu , uso isso para obter (que vale ) e a entalpia padrão de formação da água líquida (valor padrão usado em tabelas; vou usar esse valor porque é necessário e padrão em problemas desse tipo). - Em resumo, vou:
- Determinar
a partir do dado. - Determinar
combinando e . - Aplicar a expressão da entalpia de reação para a hidrólise dada e isolar
.
- Determinar
Passo 2
Breve aula: como obter
de uma espécie a partir do calor de combustão de outra.
- Para a combustão do etino (
):
A entalpia dessa reação (combustão) é dada pelo enunciado:
Pela definição de entalpia de reação:
Como
(elemento), rearranjando:
Valores que vou usar (peguei
indiretamente do dado da combustão da grafita):
Passo 3
Calcular
.
Usando a fórmula do passo anterior:
Agora as contas, passo a passo:
Portanto
Comentário prático: isso significa que formar
a partir de elementos no estado padrão exige energia (
) — ou seja, é endotérmico.
Passo 4
Determinar
usando as reações relacionadas ao cálcio fornecidas no enunciado.
As duas reações úteis (peguei estes valores do enunciado) são:
Usando a definição de entalpias de formação:
- A entalpia padrão de formação de
é exatamente a entalpia da primeira reação (pois é a formação de a partir dos elementos e ):
- A segunda reação tem entalpia
. Escrevendo em termos de entalpias de formação:
Rearranjando para
:
Substituindo valores:
Fazendo as somas:
Portanto
Comentário: esse valor coincide com tabelas usuais (boa checagem de consistência).
Passo 5
Agora uso a equação da entalpia para a reação de hidrólise dada e isolo
.
Para a reação
temos pela definição:
Queremos
. Isolando:
Substituindo todos os valores que já calculamos/pegamos (todos em
):
Agora as contas, passo a passo:
Calcule cada parte:
Portanto