4. Constatação da Lei de Hess
Usando a Lei de Hess, determine a entalpia da seguinte reação global (dissolução e neutralização):
Use os valores experimentais obtidos nas reações de dissolução e neutralização realizadas separadamente como se fossem etapas da reação global:
Passo 1
O que o enunciado pede e o que temos disponível.
- Pede-se a entalpia da reação global
- O enunciado orienta a usar os valores experimentais obtidos separadamente para:
- a etapa de dissolução (transformação do hidróxido de sódio sólido em íons em solução) e
- a etapa de neutralização (reação do íon
com formando água).
- Informações relevantes (que vou usar como nomes de variáveis):
- Vou chamar a entalpia experimental da dissolução de
, relativa à reação - Vou chamar a entalpia experimental da neutralização de
, relativa à reação
- Vou chamar a entalpia experimental da dissolução de
- Observação importante: o enunciado diz para usar “os valores experimentais obtidos…”, porém esses valores numéricos NÃO foram fornecidos aqui. Portanto não é possível calcular um número final numérico sem esses dados experimentais. Vou mostrar passo a passo como combinar as entalpias (Lei de Hess) e como proceder para obter o valor numérico assim que os números experimentais sejam inseridos.
Passo 2
Conceito chave: Lei de Hess (explicação didática e intuitiva).
- Ideia simples: entalpia (
) é uma função de estado. Isso significa que a variação de entalpia entre um estado inicial e um estado final depende apenas desses estados, não do caminho seguido. Logo, se uma reação global pode ser vista como a soma de etapas, a entalpia da reação global é a soma algébrica das entalpias das etapas. - Em fórmula:
onde cada é a variação de entalpia de uma etapa. - Sinal: se uma etapa libera calor (exotérmica) então
; se absorve calor (endotérmica) então . - Unidades: normalmente
(ou para a quantidade reagida na experiência). É crucial garantir que todas as entalpias estejam referidas à mesma quantidade estequiométrica (por exemplo, por mol de reagente conforme as equações escritas). Se os experimentos usarem quantidades diferentes, faz-se a proporcionalidade (escalar pela relação de mols).
Passo 3
Escrever explicitamente as duas etapas experimentais (com nomes das entalpias) e verificar cancelamentos estequiométricos.
- Etapa 1 (dissolução de
, medida experimental): entalpia experimental: (valor que você mediu). - Etapa 2 (neutralização, medida experimental):
entalpia experimental: (valor que você mediu). - Agora somamos as duas equações termoquímicas termo a termo (adição química):
- Ao somar, o íon
aparece como produto na etapa 1 e como reagente na etapa 2; eles se cancelam (são espécies intermediárias). O íon não entra nas etapas porque é spectator — permanece igual dos dois lados e pode ser ignorado na soma. Assim obtemos a reação líquida: que é equivalente (se incluirmos o spectator) à equação global do enunciado:
Passo 4
Aplicar a Lei de Hess às entalpias: montar a soma algébrica e discutir estequiometria.
- Pela Lei de Hess, a entalpia da reação global (vou chamar de
, como no enunciado) é a soma das entalpias das etapas: - Observações importantes para usar essa fórmula no cálculo numérico:
- Certifique-se de que
e estão dados para as mesmas quantidades estequiométricas usadas nas equações (aqui ambas escritas por mol de e por mol de água formada). Se um valor experimental for por mol ou por outro n, ajuste multiplicando. - Mantenha os sinais: se a dissolução for exotérmica e você mediu
, some esse número negativo. - Unidades: garanta que ambos estejam em
(ou em para as quantidades usadas) antes de somar.
- Certifique-se de que
Passo 5
Exemplo numérico ilustrativo (APENAS ilustração — NÃO é o seu resultado experimental a menos que você me diga os números; aqui mostro como calcular quando tiver os valores).
- Suponha que das suas medidas experimentais obteve:
-
(dissolução do por mol), -
(neutralização por mol de ).
-
- Então, pela fórmula do Passo 4:
- Interpretação prática: a dissolução + neutralização, por mol de
reagindo com 1 mol de , liberaria cerca de (nesse exemplo). Repito: esse número é só um exemplo didático — substitua pelas suas medidas experimentais e aplique a mesma soma.
Passo 6
Como proceder na prova ou no relatório — checklist prático (rapidinho e amigo):
- Pegue os dois valores experimentais:
e . - Verifique a estequiometria: se ambos referem a 1 mol de cada espécie conforme as equações do Passo 3, vá em frente; se não, ajuste por fator multiplicativo.
- Some algebricamente mantendo os sinais.
- Escreva o resultado com unidades e, se possível, estime incerteza combinando as incertezas experimentais (se tiver): para soma, as incertezas absolutas somam em quadratura se independentes; mas isso já é um detalhe extra.