Calcule a energia de tensão total do ciclo-heptano. Obs.: Usar os calores de combustão ou os calores de formação como referência.
Passo 1
O enunciado pede a energia de tensão (ou tensão de anel) do ciclo-heptano, ou seja, a quantidade de energia armazenada pela deformação geométrica do anel de sete carbonos em relação a um hidrocarboneto acíclico de mesma fórmula molecular
. Vamos usar como referência os calores de combustão padrão dos alcanos lineares e do ciclo-heptano e, a partir daí, extrair a energia de tensão como a diferença entre o valor “teórico” (sem tensão) e o valor experimental (com tensão).
Passo 2
Escrevemos as reações de combustão (fase gasosa) com suas entalpias-padrão conhecidas:
Os valores de
foram obtidos de tabelas termodinâmicas em fase gasosa.
Passo 3
Calculamos primeiro o valor médio de contribuição de um grupo metileno
para o calor de combustão dos alcanos lineares, usando a diferença entre heptano e hexano:
Passo 4
Se o ciclo-heptano não tivesse tensão de anel, seu calor de combustão “esperado” (teórico) seria igual ao do hexano mais mais um grupo
:
Passo 5
A diferença entre o valor teórico e o experimental é justamente a energia que foi “perdida” (ou seja, armazenada como tensão) no ciclo:
O sinal positivo mostra que o ciclo-heptano libera mais energia do que o esperado, indicando que ele tinha uma tensão residual pequena armazenada.
Resposta
A energia de tensão total do ciclo-heptano vale aproximadamente
.