Dadas as seguintes equações termoquímicas
Calcule a
(em quilojoules) para a reação:
.
Calcule a
Passo 1
O que o enunciado pede:
- Calcular
para a reação
Informações dadas (as três equações termoquímicas com seus
):
Passo 2
Conceito essencial (mini-aula rápida e prática):
- Lei de Hess: a variação de entalpia
de uma reação depende apenas dos estados iniciais e finais — logo, se uma reação global pode ser obtida somando (ou multiplicando/ invertendo) reações conhecidas, a global é a soma (ou escala/negativa) das dessas reações. - Regras operacionais que vamos usar:
- Se invertermos uma equação química, devemos trocar o sinal de
. - Se multiplicarmos toda a equação por um fator
, multiplica-se por . - Se somarmos equações termoquímicas (levando em conta cancelamentos de espécies comuns), somam-se os respectivos
.
- Se invertermos uma equação química, devemos trocar o sinal de
Essas regras vêm do fato de que entalpia é função de estado (não depende do caminho).
Passo 3
Planejamento prático:
- Vou tentar combinar as equações (1), (2) e (3) de modo a cancelar todas as espécies que não aparecem na reação alvo e obter a equação desejada (ou um múltiplo dela). Não é necessário inverter ou alterar o sinal de nenhuma equação se a combinação já permitir cancelamentos.
Passo 4
Somando as três equações
e escrevendo termos LHS e RHS para ver cancelamentos:
Escrevendo as três equações juntas:
Agora somando membro a membro e cancelando espécies que aparecem em ambos os lados:
-
aparece no produto da (1) e no reagente da (2) → cancela. -
aparece no produto da (2) e no reagente da (3) → cancela. -
aparece no reagente da (1) e no produto da (3) → cancela. -
aparece no reagente da (2) e no produto da (3) → cancela.
O que restou após cancelamentos é:
Observe que essa equação é exatamente o dobro da reação pedida. Ou seja,
Passo 5
Somar as entalpias das três equações (pela Lei de Hess):
Substituindo os valores fornecidos:
Fazendo a conta passo a passo:
Portanto, para a reação obtida (a qual é o dobro da reação alvo),
Passo 6
Obter
da reação pedida dividindo por
(pela regra de escala):
- A reação desejada é metade da reação que encontramos, então sua entalpia é metade de
:
Passo 7
Pequena checagem e conclusão intuitiva:
- Fizemos apenas soma direta das três equações dadas, sem inverter nenhuma, e os cancelamentos levaram à reação duas vezes maior que a desejada; dividir por 2 é legítimo porque entalpia escala linearmente com a estequiometria.
- Resultado final coerente com as regras termoquímicas.