Dadas as seguintes entalpias padrões de formação:
;
. Calcule a entalpia padrão de combustão de:
Passo 1
O que o problema pede: calcular a entalpia padrão de combustão de
(ácido fórmico).
Informações fornecidas (entalpias padrão de formação, todas em
):
Observação: o problema pede somente a entalpia de combustão de
; as outras entalpias foram dadas mas só usaremos as que forem necessárias.
Passo 2
Qual método usar e por quê (explicação didática):
- Para achar a entalpia padrão de combustão usamos o princípio de Hess: a variação de entalpia de uma reação é igual à soma das entalpias de formação dos produtos menos a soma das entalpias de formação dos reagentes, todas multiplicadas pelos respectivos coeficientes estequiométricos. Esse é um método padrão porque entalpias de formação tabeladas permitem obter entalpias de reação sem medir calor diretamente.
- Definições importantes:
-
é a entalpia padrão de formação da substância : variação de entalpia para formar 1 mol de a partir dos elementos no seu estado padrão. - A entalpia padrão de formação de um elemento no seu estado padrão (por exemplo,
) é zero: .
-
- Então vamos escrever a equação de combustão balanceada e aplicar a fórmula de Hess.
Passo 3
Escrevendo e balanceando a reação de combustão (combustão completa: produtos
e
):
Verificação rápida: átomos de C:
; H:
; O: no reagente
átomos? Atenção — fazemos a contagem por moléculas: melhor verificar por átomos totais corretamente:
tem fórmula condensada
(1 C, 2 H, 2 O). No produto
(1 C, 2 O) +
(2 H, 1 O). Para fornecer os 3 oxigênios adicionais precisamos de
moléculas de
. Assim a estequiometria com
é correta: conta-se por elementos e dá balanceado.
Passo 4
Fórmula de Hess aplicada (explicando cada termo):
A entalpia padrão da reação (combustão) é dada por
A entalpia padrão da reação (combustão) é dada por
Aqui, os produtos são
(coeficiente
) e
(coeficiente
). Os reagentes são
(coeficiente
) e
(coeficiente
). Como
, o termo referente ao oxigênio some.
Portanto:
Passo 5
Substituindo os valores dados e fazendo as contas (faço passo a passo para você poder reproduzir sem calculadora):
Primeiro somo as entalpias de formação dos produtos:
Some os valores:
Então a soma dos produtos é
.
Agora subtraímos a entalpia de formação do reagente (ácido fórmico):
Lembre que subtrair um número negativo é somar o valor absoluto:
Calcule essa diferença:
Passo 6
Interpretação do sinal: o resultado negativo indica que a combustão é exotérmica (libera calor), como esperado para a queima de um combustível.