Etanol, metano e metanol são combustíveis de uso amplo. Hidrogênio molecular, utilizado em ônibus espaciais, tem sido objeto de muitos estudos visando a seu maior uso. São dadas as equações de combustão completa de 1 mol de cada uma dessas substâncias, bem como as respectivas variações de entalpia.
C2 H5 OH+3 O2 2 CO2+3 H2 O De
CH4+2 O2 CO2+2 H2 O De
CH3 OH+3 / 2 O2 CO2+2 H2 O De
H2+1 / 2 O2 H2 O De
Consultando as massas molares em sua tabela periódica, demonstre através dos cálculos qual combustível é mais eficiente.

Passo 1

Beleza, vamos lá! O enunciado quer que a gente descubra qual dos quatro combustíveis (etanol, metano, metanol e hidrogênio) libera mais energia por massa quando queima completamente. Isso é Termoquímica (variação de entalpia de reação) e vai precisar de:
  • As entalpias de combustão dadas (ΔH).
  • As massas molares de cada substância (tabela periódica).
  • Cálculo de energia por grama (ou por quilograma).

Passo 2

Primeiro, vamos achar a massa molar (M) de cada combustível usando a tabela periódica. Lembra que a massa molar é a soma das massas atômicas de cada átomo na fórmula:
  1. Etanol, C₂H₅OH:
M(C2H5OH) =2M(C)+6M(H)+M(O) =2cdot12 + 6cdot1 + 16 =46 g/mol
  1. Metano, CH₄:
M(CH4) =1cdot12 + 4cdot1 =16 g/mol
  1. Metanol, CH₃OH:
M(CH3OH) =1cdot12 + 4cdot1 + 16 =32 g/mol
  1. Hidrogênio, H₂:
M(H2) =2cdot1 =2 g/mol

Passo 3

Agora, calculamos a energia liberada por grama de combustível. Como ΔH está em kJ por mol, dividimos o valor absoluto de ΔH (kJ/mol) pela massa molar (g/mol) pra ter kJ/g:
  1. Etanol:
|De
  1. Metano:
89016 approx55,6 kJ/g
  1. Metanol:
72632 approx22,7 kJ/g
  1. Hidrogênio:
2862 =143 kJ/g

Passo 4

Vamos comparar:
  • Hidrogênio: 143 kJ/g
  • Metano: 55,6 kJ/g
  • Etanol: 29,8 kJ/g
  • Metanol: 22,7 kJ/g
Quanto maior o número, mais energia por massa o combustível libera.

Resposta

O combustível mais eficiente (maior energia por massa) é o hidrogênio.

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