Dadas as equações:
Calcule o valor de
para a reação:
Passo 1
O enunciado fornece quatro equações químicas com seus respectivos valores de entalpia padronizada
. Essas equações e valores são:
O que nos é pedido calcular é o valor de
para a reação abaixo:
Lista das informações relevantes: temos as quatro reações com
conhecidos; queremos obter a entalpia da reação-alvo combinando essas equações (ou transformações delas) de modo que, ao final, sobrem apenas as espécies da reação-alvo.]
Passo 2
Conceito-chave que vamos usar (aqui dou a “aula” curta): a lei de Hess. Ela diz que a variação de entalpia de uma reação que pode ser obtida por soma/algebra de várias reações é igual à soma algébrica das entalpias dessas reações. Regras práticas:
- Se eu somar duas equações, somo também as entalpias.
- Se eu multiplicar uma equação por um número
, multiplico a entalpia por . - Se eu inverter (reverter) uma equação, inverto o sinal de
.
Essas propriedades vêm do fato de que a entalpia é função de estado (não depende do caminho).
Passo 3
Estratégia prática: queremos a reação
. Observando as equações dadas, a equação (2) envolve
— então provavelmente precisaremos manipular (2) e também as equações que relacionam
,
e
(as equações (3) e (4)) para eliminar
e
, de modo a ficar apenas com
,
e
.
Passo 4
Primeiro passo auxiliar: obter a reação de formação de
a partir de
e
, ou seja a reação
Podemos conseguir essa reação combinando (3) e (4). Faça a subtração algébrica (isto é, usar (3) e “retirar” (4)):
Escrevendo as reações:
Se fizermos (3) menos (4) (ou seja, somar (3) com a equação (4) invertida), obtemos:
que simplifica para
A entalpia dessa nova reação é
Então concluímos:
Passo 5
Agora olhemos a equação (2):
Se invertermos essa equação (pois queremos
no reagente e
no produto), obtemos:
e o valor de
trocou de sinal:
Passo 6
Agora some a equação obtida no Passo 5 com a equação obtida no Passo 4. Escrevendo-as explicitamente:
Do Passo 5 (eq. (2) invertida):
Do Passo 4 (formação de CO):
Somando lado a lado as duas reações:
Agora cancele as espécies que aparecem dos dois lados:
-
aparece em reagente (da primeira) e em produto (da soma) — cancela. -
aparece em reagente (da segunda) e em produto (da primeira) — cancela.
Fica o resultado final:
que é exatamente a reação pedida.
Passo 7
Agora somamos as entalpias correspondentes às duas equações que juntamos:
Mostrando a conta passo a passo:
Passo 8
Interpretação final e incentivo: pelo procedimento de Hess (somar reações, inverter quando necessário), chegamos ao valor da entalpia da reação procurada. Ótimo trabalho em seguir as cancelas — isso é o que cai bastante nas provas. Você conseguiu reduzir o problema a duas manipulações simples: obter a formação de CO e inverter a equação (2). Vai dar certo na prova, respira fundo e reveja esse processo mais uma vez antes da prova.