Calcule a entalpia padrão de formação do butano (reação abaixo), a
, a partir da sua entalpia padrão de combustão. (
)
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A gente precisa calcular a entalpia padrão de formação do butano a partir da sua entalpia padrão de combustão. Vamos usar conceitos de termodinâmica, especificamente a lei de Hess, que nos ajuda a relacionar diferentes entalpias de reação. Para isso, vamos precisar entender a reação de combustão do butano e as entalpias de formação dos produtos envolvidos.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação da combustão do butano. A combustão completa de um hidrocarboneto como o butano (
) com oxigênio (
) produz dióxido de carbono (
) e água (
). A equação balanceada fica assim:
Passo 3
Sabemos que a entalpia padrão de combustão do butano é
. Isso significa que ao queimar 1 mol de butano, são liberados 125,2 kJ de energia.
Passo 4
Agora, vamos lembrar que a entalpia padrão de formação (
) é a energia necessária para formar 1 mol de uma substância a partir de seus elementos nas condições padrão. Para o butano, a formação seria a partir de carbono sólido (
) e hidrogênio gasoso (
).
Passo 5
Aplicando a Lei de Hess, que nos permite somar entalpias de diferentes reações para obter a entalpia desejada, vamos relacionar a entalpia de combustão com as entalpias de formação dos produtos e reagentes.
A equação geral fica:
Passo 6
Vamos organizar as entalpias de formação:
-
Para os produtos:
-
: -
:
-
-
Para os reagentes:
-
: (é o que queremos encontrar) -
: (elemento na forma padrão)
-
Passo 7
Substituindo na equação da Lei de Hess:
Passo 8
Vamos simplificar os cálculos:
Calculando os produtos:
Somando:
Então:
Passo 9
Isolando
:
Dividindo ambos os lados por -2:
Resposta
A entalpia padrão de formação do butano é
.