A entalpia de formação do óxido de bário sólido (BaO) é - 553,5 \mathrm{~kJ} / \mathrm{mol}, e a entalpia de formação do peróxido de bário \left(\mathrm{BaO}_{2}\right) é -634,3 \mathrm{~kJ} / mol. Calcule a variação de entalpia padrão para a reação seguinte. Ela é endotérmica ou exotérmica?
\mathrm{BaO}_{2}(\mathrm{~s}) \rightarrow \mathrm{BaO}(\mathrm{s})+1 / 2 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g})

Passo 1

O enunciado fornece estes dados e pede a variação de entalpia padrão para a reação indicada:
  • Dados fornecidos:
    • A entalpia padrão de formação do óxido de bário sólido é \Delta H^\circ_f\big(\mathrm{BaO(s)}\big) = -553,5\\ \mathrm{kJ/mol}.
    • A entalpia padrão de formação do peróxido de bário sólido é \Delta H^\circ_f\big(\mathrm{BaO_{2}(s)}\big) = -634,3\\ \mathrm{kJ/mol}.
  • Reação a avaliar:
    \mathrm{BaO_{2}(s)} \rightarrow \mathrm{BaO(s)} + \tfrac{1}{2}\mathrm{O_{2}(g)}
  • O que se pede:
    • Calcular a variação de entalpia padrão da reação, \Delta H^\circ_{\text{rxn}}.
    • Dizer se a reação é endotérmica ou exotérmica.

Passo 2

Lembrete do conceito que vamos usar (explicadinho): a entalpia padrão de formação \Delta H^\circ_f de uma substância é a variação de entalpia quando 1 mol dessa substância é formado a partir dos seus elementos em seus estados padrão. Por convenção, a entalpia de formação do oxigênio molecular no estado padrão é
\Delta H^\circ_f\big(\mathrm{O_{2}(g)}\big)=0.
Isso significa que, ao usar \Delta H^\circ_f para montar a entalpia de uma reação, o termo relativo ao \mathrm{O_2} costuma anular-se (salvo se houver coeficiente multiplicador).

Passo 3

Aplicando a lei de Hess de forma prática: a variação de entalpia padrão da reação é a soma das entalpias de formação dos produtos (cada uma multiplicada pelo seu coeficiente estequiométrico) menos a soma das entalpias de formação dos reagentes (também com seus coeficientes). Em fórmula:
\Delta H^\circ_{\text{rxn}}=\sum_{\text{produtos}} \nu_p\,\Delta H^\circ_f - \sum_{\text{reagentes}} \nu_r\,\Delta H^\circ_f,
onde \nu_p e \nu_r são os coeficientes estequiométricos dos produtos e reagentes, respectivamente.

Passo 4

Identificando coeficientes e valores para esta reação:
  • Produto \mathrm{BaO(s)}: coeficiente \nu_p=1 e \Delta H^\circ_f\big(\mathrm{BaO}\big) = -553,5\\ \mathrm{kJ/mol} (dado).
  • Produto \mathrm{\tfrac{1}{2}O_{2}(g)}: coeficiente \nu_p=\tfrac{1}{2} e \Delta H^\circ_f\big(\mathrm{O_{2}}\big)=0 (por convenção).
  • Reagente \mathrm{BaO_{2}(s)}: coeficiente \nu_r=1 e \Delta H^\circ_f\big(\mathrm{BaO_{2}}\big) = -634,3\\ \mathrm{kJ/mol} (dado).

Passo 5

Agora substituímos na fórmula e calculamos passo a passo:
Produtos:
\sum_{\text{produtos}} \nu_p\,\Delta H^\circ_f = 1\cdot\big(-553,5\big) + \tfrac{1}{2}\cdot 0 = -553,5\\ \mathrm{kJ/mol}.
Reagentes:
\sum_{\text{reagentes}} \nu_r\,\Delta H^\circ_f = 1\cdot\big(-634,3\big) = -634,3\\ \mathrm{kJ/mol}.
Diferença (entalpia da reação):
\Delta H^\circ_{\text{rxn}} = (-553,5) - (-634,3) = -553,5 + 634,3 = 80,8\\ \mathrm{kJ/mol}.

Passo 6

Interpretação do sinal e significado físico (explicadinho e motivador): o valor encontrado é positivo, \Delta H^\circ_{\text{rxn}}=+80,8\\ \mathrm{kJ/mol}. Isso significa que a reação absorve calor do ambiente — ou seja, é endotérmica. Em palavras: para converter 1 mol de \mathrm{BaO_{2}(s)} em \mathrm{BaO(s)} e \tfrac{1}{2}\mathrm{O_{2}(g)} é necessário fornecer 80,8\\ \mathrm{kJ} de energia térmica por mol. Força aí — a conta é direta quando se entende a ideia de entalpia de formação!

Resposta

\Delta H^\circ_{\text{rxn}}=+80,8\\ \mathrm{kJ/mol}
Endotérmica

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