Determine quais dos seguintes compostos são estáveis em relação à decomposição em seus elementos em condições padrão em
(veja o Apêndice 2 A ): (a)
(g), ciclo-propano; (b)
; ©
(g); (d)
(g).
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício juntos! A questão pede para a gente descobrir quais dos compostos listados são estáveis quando comparados aos seus elementos básicos nas condições padrão, que são 25°C. Para isso, vamos precisar entender um pouquinho sobre a Termodinâmica, mais especificamente sobre a Energia Livre de Gibbs. Essa energia nos ajuda a saber se uma reação vai acontecer de forma espontânea ou não.
Passo 2
Primeiro, vamos lembrar que a Energia Livre de Gibbs ($ \Delta G $) é uma medida que nos diz se uma reação é favorável. Se $ \Delta G $ for negativo, a reação acontece espontaneamente, o que significa que o composto é estável em relação à decomposição. Se for positivo, o composto tende a se decompor.
Passo 3
Vamos analisar cada composto:
(a) $ \mathrm{C}{3}\mathrm{H}{6} $ (g), ciclopropano
Precisamos saber a $ \Delta G $ de formação do ciclopropano. Se esse valor for negativo, o ciclopropano é estável; se for positivo, não é.
(b) $ \mathrm{CaO} $ (s), óxido de cálcio
Analogamente, verificamos a $ \Delta G $ de formação do óxido de cálcio.
© $ \mathrm{N}_{2}\mathrm{O} $ (g), óxido nitroso
Avaliamos a $ \Delta G $ de formação do óxido nitroso.
(d) $ \mathrm{HN}_{3} $ (g), ácido azida
Por fim, verificamos a $ \Delta G $ de formação do ácido azida.
Passo 4
Vamos consultar os valores padrão de $ \Delta G $ de formação para cada composto (esses valores geralmente estão no Appendix 2 A mencionado na questão):
- Ciclopropano ($ \mathrm{C}{3}\mathrm{H}{6} $): $ \Delta G^\circ_f = +119 , kJ/mol $
- Óxido de cálcio ($ \mathrm{CaO} $): $ \Delta G^\circ_f = -603 , kJ/mol $
- Óxido nitroso ($ \mathrm{N}_{2}\mathrm{O} $): $ \Delta G^\circ_f = +103 , kJ/mol $
- Ácido azida ($ \mathrm{HN}_{3} $): $ \Delta G^\circ_f = +92 , kJ/mol $
Passo 5
Agora, interpretamos esses valores:
- Se $ \Delta G^\circ_f $ for negativo: O composto é estável; ele não tende a se decompor nos elementos.
- Se $ \Delta G^\circ_f $ for positivo: O composto não é estável; ele prefere se decompor nos elementos.
Aplicando isso aos nossos compostos:
- Ciclopropano: $ +119 , kJ/mol $ → Não estável
- Óxido de cálcio: $ -603 , kJ/mol $ → Estável
- Óxido nitroso: $ +103 , kJ/mol $ → Não estável
- Ácido azida: $ +92 , kJ/mol $ → Não estável
Resposta
Dentre os compostos listados, apenas o óxido de cálcio ($ \mathrm{CaO} $) é estável em relação à decomposição nos seus elementos em condições padrão a 25°C.