Calcule a variação de entalpia de reação para formação do tetrafluoreto de carbono e ácido fluorídrico partindo do eteno e da molécula de flúor, considere todos os reagente e produtos no estado gasoso. Utilize as equações abaixo para o cálculo:
Passo 1
O que o enunciado pede: calcular a variação de entalpia de reação quando partimos do eteno e do flúor molecular, com todos os reagentes e produtos no estado gasoso. Ou seja, queremos a entalpia da reação que transforma eteno (
) e
em tetrafluoreto de carbono (
) e ácido fluorídrico (
).\n
Informações fornecidas (copiadas do enunciado):
Informações fornecidas (copiadas do enunciado):
O que devemos obter: a equação global balanceada da reação partindo de
e
e a variação de entalpia associada a essa reação.
Passo 2
Estratégia (explicação didática do método que vamos usar): vamos aplicar a Lei de Hess. A ideia central da Lei de Hess é que a variação de entalpia de uma reação depende apenas dos estados inicial e final, não do caminho seguido — isto é, a entalpia é uma função de estado. Portanto, podemos somar, inverter e multiplicar as equações dadas (ajustando os ΔH de acordo) até obter a reação global desejada. Regras práticas:
- Se invertermos uma equação, o valor de
troca de sinal. - Se multiplicarmos uma equação por um número
, multiplicamos por . - Ao somar equações, as entalpias somam algébrica e linearmente.
Vou usar essas regras para transformar as três equações dadas de modo a cancelar espécies intermediárias (comoe ) e obter a equação que começa com e .
Passo 3
Identificar intermediários e como eliminá‑los: como temos a formação do eteno a partir dos elementos na terceira equação, é conveniente inverter essa equação para decompor o eteno em carbono sólido e hidrogênio gasoso — assim teremos
e
disponíveis para reagir nas outras equações. Invertemos a terceira equação:
Ao inverter, o
muda de sinal. Portanto para esta equação invertida:
Passo 4
Preparar as outras equações nas quantidades necessárias: queremos transformar os 2 carbonos liberados em 2 mols de
, então multiplicamos a segunda equação por 2:
o que dá a equação:
e o
correspondente é
Passo 5
Preparar a equação para produzir
a partir dos
liberados: a primeira equação forma
a partir de
. Como da decomposição do eteno obtemos
, precisamos de 2 vezes a primeira equação para consumir os
:
o que dá:
e o
correspondente é
Passo 6
Somar as equações modificadas e mostrar cancelamentos (sem ainda somar numericamente os
finais, para deixarmos a resposta final apenas no campo final): escrevemos as três equações que preparamos:
Agora somamos (a)+(b)+(c). Ao somar, aparecem
nos dois lados (produzidos em (a) e consumidos em (b)) e
nos dois lados (produzidos em (a) e consumidos em (c)), portanto esses termos cancelam. O que sobra da soma das três equações é a equação global desejada:
A variação de entalpia da reação global é a soma algébrica dos três
: