Com base na tabela de entalpia de ligação calcule
da reação de da amônia
e oxigênio
produzindo o óxido de nitrogênio
e água
.
Passo 1
O enunciado pede para calcular o valor de
da reação entre amônia e oxigênio que produz óxido de nitrogênio e água, usando uma tabela de entalpia de ligação. As espécies químicas dadas são:
,
,
e
. O enunciado também diz explicitamente para usar a tabela de entalpia de ligação (ou seja, energias de ligação).
Importante: a tabela de entalpia de ligação (os valores numéricos das energias de ligação) não foi enviada junto com o enunciado. Como esses valores são essenciais para obter um resultado numérico, não é possível fornecer um cálculo numérico definitivo baseado na sua tabela específica sem que ela seja informada. A seguir eu vou explicar detalhadamente o método passo a passo (como você deve aplicar na prova) e mostrar um exemplo numérico usando valores típicos de livro só para ilustrar — mas lembre-se: o resultado numérico final depende dos números da tabela que o seu professor forneceu.
Importante: a tabela de entalpia de ligação (os valores numéricos das energias de ligação) não foi enviada junto com o enunciado. Como esses valores são essenciais para obter um resultado numérico, não é possível fornecer um cálculo numérico definitivo baseado na sua tabela específica sem que ela seja informada. A seguir eu vou explicar detalhadamente o método passo a passo (como você deve aplicar na prova) e mostrar um exemplo numérico usando valores típicos de livro só para ilustrar — mas lembre-se: o resultado numérico final depende dos números da tabela que o seu professor forneceu.
Passo 2
Primeiro equilibramos a equação química. Escrevemos a reação geral com coeficientes:
Balanceando átomos:
- Nitrogênio:
. - Hidrogênio:
. - Oxigênio:
.
Para evitar frações, escolhemos
. Assim:
Equação balanceada:
Passo 3
Agora explico o método de entalpia de ligação — isso é o que você deve saber para aplicar na prova. A ideia:
- Cada ligação química tem uma energia (entalpia de ligação) que é a energia necessária para quebrá-la em espécies gasosas.
- Aproximação por energias médias:
é estimado como a energia absorvida para quebrar todas as ligações dos reagentes menos a energia liberada quando são formadas as ligações dos produtos.
Fórmula prática:
Explicando termos: cada termo é
, onde
é o número de ligações desse tipo e
é a energia de ligação (normalmente em
). O resultado também fica em
e refere-se à reação conforme escrita com os coeficientes estequiométricos.
Passo 4
Identificar e contar as ligações que são quebradas (nos reagentes) — vamos detalhar por espécie:
-
: cada molécula tem três ligações . Com moléculas de temos ligações a serem quebradas. -
: cada molécula tem uma ligação (ligação dupla). Com moléculas de temos ligações a serem quebradas.
Observação didática: quando eu digo “quebrar” as ligações dos reagentes estou supondo que estamos separando as moléculas do estado dos reagentes nas espécies gasosas livres — esse é o raciocínio padrão ao usar entalpias de ligação.
Passo 5
Identificar e contar as ligações que são formadas (nos produtos):
-
: cada molécula tem uma ligação entre N e O. Para a estimativa por energias de ligação usa-se a energia de ligação correspondente a N–O para a espécie NO (mesmo que, teoricamente, o NO tenha caráter radical e ordem de ligação fracionária; na prática usa-se o valor tabelado para a ligação N–O em NO). Com moléculas de formam-se ligações N–O. -
: cada molécula tem duas ligações . Com moléculas formam-se ligações .
Passo 6
Montamos a expressão para
usando os contadores de ligações:
Explicação de cada símbolo:
-
é a energia de ligação média de uma ligação N–H (em ). -
é a energia da ligação dupla O=O. -
é a energia da ligação N–O na molécula NO. -
é a energia da ligação O–H na água.
A unidade do resultado serápara a reação conforme escrita (ou seja, para 4 mol de reagindo com 5 mol de ).
Passo 7
Como usar a tabela na prova (passo a passo prático):
- Localize na tabela os valores numéricos para cada
pedido: , , (para NO) e . - Substitua na expressão do Passo 6, multiplicando pelo número de ligações correspondente.
- Some os termos do colchete das ligações quebradas e some os termos do colchete das ligações formadas.
- Faça a subtração: (quebradas) − (formadas). O sinal negativo indica reação exotérmica (libera energia); positivo indica endotérmica (absorve energia).
- Se quiser
por mol de consumido, divida o resultado pelo coeficiente estequiométrico de (aqui ).
Passo 8
Exemplo numérico ilustrativo (ATENÇÃO: valores típicos de livro, só para você entender como fazer as contas; seu resultado real deve usar a tabela que o professor deu):
Valores típicos de tabela (apenas exemplo):
Substituindo na expressão:
- Energia para quebrar:
Detalhando os produtos:
- Energia liberada ao formar:
Detalhando:
- Subtraindo:
(para a reação balanceada:
).
Interpretação: com esses valores de exemplo a reação seria exotérmica e liberaria aproximadamente
por lote estequiométrico acima. Por mol de
consumido isso corresponde a
(novamente, usando os valores de exemplo).
Passo 9
Resumo do que você deve fazer na prova — checklist rápido:
- Equilibre a reação (feito no Passo 2).
- Conte todas as ligações quebradas e formadas (Passos 4 e 5).
- Use a fórmula
(Passo 3). - Pegue os valores da tabela (é essencial usar os números que o professor/tabela forneceu).
- Calcule cada termo separadamente, some e subtraia. Mostre as multiplicações e somas (o examinador gosta de ver trabalho organizado).
- Interprete o sinal final (negativo = exotérmica, positivo = endotérmica).
E respira — você consegue! Faça cuidadosamente as multiplicações e confira unidades ().
Resposta
Não é possível calcular numericamente o valor de
porque a tabela de entalpia de ligação (os valores numéricos de
para as ligações) não foi fornecida.