55- (Atkins 2007) Determine a entalpia da reação de hidrogenação do etino a etano
, a partir dos seguintes dados:
Passo 1
O enunciado pede a entalpia da reação de hidrogenação
As informações dadas (valores de entalpia de combustão padrão) são:
Não foi dada outra informação; temos que usar esses dados para obter
da reação pedida.
Passo 2
Conceito chave (explicado devagar): entalpia é função de estado — isso significa que a variação de entalpia entre um estado inicial e um estado final depende só desses estados, não do caminho percorrido. Na prática isso permite que a gente calcule a entalpia de uma reação difícil de medir como combinação de outras reações conhecidas (essa é a ideia do princípio de Hess). Em palavras simples: se somamos equações químicas, as entalpias somam; se invertemos uma equação, trocamos o sinal da sua entalpia; se multiplicamos a equação por um número, multiplicamos a entalpia por esse número. Isso nos permite montar um “quebra-cabeça” com as reações de combustão dadas para obter a reação desejada.
Passo 3
Escrevemos as equações de combustão correspondentes aos dados fornecidos (estas equações mostram para onde vai cada substância quando queimada, e os coeficientes de
,
e
são balanceados):
Combustão do etino ( ):
Combustão do etino (
Combustão do hidrogênio (
):
Combustão do etano (
):
Passo 4
Agora vamos combinar as equações de combustão de modo a obter exatamente a reação desejada. Se somarmos a combustão do etino com duas vezes a combustão do hidrogênio obtemos:
Somando os lados esquerdo e direito dessas equações dá:
Observe que o lado direito é idêntico ao produto da combustão do etano (veja a equação da combustão do etano no Passo 3). Portanto, se agora subtrairmos a equação da combustão do etano (isto é, somarmos a combustão do etano invertida), os termos
,
e
irão cancelar, sobrando exatamente:
que é a reação que queremos.
Passo 5
Aplicando Hess às entalpias correspondentes à operação algébrica feita com as equações, temos a relação
Explicando o porquê dos sinais: somamos as combustões dos reagentes (portanto somamos suas entalpias) e subtraímos a combustão do produto porque usamos a combustão do produto “ao contrário” para cancelar os mesmos produtos de combustão; inverter uma equação troca o sinal da sua entalpia.
Passo 6
Agora substituímos os valores numéricos dados e calculamos passo a passo:
Calculemos
:
Somando os termos:
Agora subtraímos
(ou seja, somamos
):
Passo 7
Interpretação rápida: o resultado
significa que a hidrogenação de uma mole de
com duas moles de
, formando uma mole de
, libera
(reação exotérmica). Bom trabalho — mesmo apertado de tempo você conseguiu montar o raciocínio com Hess!