A energia de ligação é definida como a energia associada à quebra de 1 mol de uma determinada ligação química. Considerando a molécula de gás cloro
, o rompimento da ligação entre os dois átomos de cloro pode ser descrita pela equação a seguir:
.
Sobre essa reação, podemos dizer que:
I. A variação de entalpia da reação é -57,8 kcal/mol.
II. É uma reação endotérmica.
III. A energia interna do produto é maior do que a energia interna do reagente.
É correto o que se afirma em:
I. A variação de entalpia da reação é -57,8 kcal/mol.
II. É uma reação endotérmica.
III. A energia interna do produto é maior do que a energia interna do reagente.
Passo 1
O enunciado fornece a equação térmica de rompimento da ligação em uma molécula de cloro:
As perguntas são verificar a veracidade das afirmações:
I. A variação de entalpia da reação é .
II. É uma reação endotérmica.
III. A energia interna do produto é maior do que a energia interna do reagente.
I. A variação de entalpia da reação é
II. É uma reação endotérmica.
III. A energia interna do produto é maior do que a energia interna do reagente.
Informações relevantes dadas: energia de
aparece no lado dos reagentes (ou seja, é consumida na reação) e a reação descreve quebra de ligação de
em dois átomos de cloro gasosos.
Passo 2
Entenda a convenção das equações termoquímicas e o significado de
.
- A entalpia de reação
é definida como
onde
é a entalpia de cada espécie (energia térmica sob pressão constante).
- Se a equação mostra uma quantidade de energia do lado dos reagentes (como aqui:
com os reagentes), isso significa que a reação precisa absorver essa energia do ambiente para ocorrer. Essa absorção corresponde a . - Em resumo: energia escrita junto aos reagentes
reação absorve calor positivo. Energia escrita junto aos produtos calor liberado negativo.
Passo 3
Aplicando a convenção ao caso dado:
A equação é
Logo a reação absorve
por mol de
. Portanto
Conclusão sobre a afirmação I: dizer que
está incorreto (o sinal está invertido). Afirmativa I é falsa.
Passo 4
Definição e aplicação: endotérmico vs exotérmico.
- Uma reação endotérmica é aquela que absorve energia do meio (calor entra na reação). Em termos de entalpia, isso significa
. - Uma reação exotérmica libera energia (calor sai), então
.
Como vimos no passo anterior
, então a reação é endotérmica. Conclusão: a afirmativa II é verdadeira.
Passo 5
Relação entre entalpia
e energia interna
e aplicação ao caso.
- A entalpia e a energia interna estão relacionadas por
onde
é a energia interna,
a pressão e
o volume. Para variações, em condições ideais (gases ideais) e temperatura
constante, a diferença entre
e
pode ser escrita como
onde
é a variação do número de mols de gás (mols de produtos gasosos menos mols de reagentes gasosos),
é a constante dos gases e
a temperatura absoluta. Assim isolamos
- No nosso caso: reagentes gasosos =
mol de ; produtos gasosos = mol de . Então
- Tomando uma temperatura típica de prova
e , obtemos
- Portanto, numericamente,
que é positivo. Isso significa que a energia interna dos produtos é maior que a dos reagentes.
Observação didática curta: mesmo sem esse ajuste
, o sentido físico é claro — a reação absorve energia para romper a ligação, então o estado final (átomos isolados) tem mais energia interna do que o estado inicial (molécula ligada). O cálculo acima só confirma numericamente que
.
Conclusão: a afirmação III é verdadeira.
Passo 6
Resumindo o que cada afirmação vale:
- I é falsa (o sinal de
está trocado; deve ser ). - II é verdadeira (a reação é endotérmica porque absorve
). - III é verdadeira (a energia interna dos produtos é maior que a dos reagentes; numericamente
).
Força aí — a lógica é sempre: olhar onde está o calor na equação (reagente = absorção, produto = liberação) e lembrar a relação entre
e
quando houver mudança no número de mols gasosos.
Resposta
II e III