Exercício 2 - As entalpias de ligação podem ser utilizadas para calcular a entalpia de uma reação química. Sendo assim, estime o
da seguinte reação química:
2 \mathrm{C}{2} \mathrm{H}{6}(\mathrm{g})+7 \mathrm{O}{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 4 \mathrm{CO}{2}(\mathrm{g})+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})
2 \mathrm{C}{2} \mathrm{H}{6}(\mathrm{g})+7 \mathrm{O}{2}(\mathrm{g}) \rightarrow 4 \mathrm{CO}{2}(\mathrm{g})+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})
Passo 1
O enunciado pede que eu estime a variação de entalpia da reação:
Informações dadas:
- A reação química está escrita; não foram fornecidos valores numéricos de entalpias de ligação no enunciado.
- O objetivo é estimar
usando entalpias médias de ligação (entalpias de ligação médias).
Passo 2
Explicação do método que vou usar (passo a passo didático).
- Entalpia de ligação média
é a energia necessária para quebrar uma ligação química em média (em fase gasosa), em kJ por mol de ligações. É um valor positivo quando considerado como energia requerida para quebrar. - Aproximação usada: a variação de entalpia da reação pode ser estimada por
Isto porque quebrar ligações consome energia (contribuição positiva) e formar ligações libera energia (contribuição negativa); escrevemos a soma das energias necessárias para quebrar e subtraímos o total liberado ao formar.
- Observação importante: são entalpias médias (valores aproximados). O resultado será uma estimativa, adequada para ter uma boa ordem de magnitude e sinal (exotérmico/ endotérmico), mas pode diferir de valores experimentais ou de tabelas padrão.
Passo 3
Identificar e contar as ligações químicas que são quebradas (reagentes) e as que são formadas (produtos).
Reagentes:
-
(etano): cada molécula possui 1 ligação e 6 ligações . - Como há 2 moléculas de
, o total é:
- Como há 2 moléculas de
-
: cada molécula tem uma ligação (dupla). Com 7 :
Produtos:
-
: cada molécula tem duas ligações . Com 4 : -
(g): cada molécula tem duas ligações . Com 6 :
Resumo dos totais de ligações:
- Quebradas:
- Formadas:
Passo 4
Escolha dos valores de entalpia média de ligação (valores típicos de tabelas de química física).
Vou usar valores médios comumente adotados (em ):
Vou usar valores médios comumente adotados (em
Comentário rápido: são valores médios; por exemplo, a ligação
em
é particularmente forte e o valor usado é maior do que para um
em outras cadeias. Esses números são suficientes para uma estimativa consistente.
Passo 5
Calcular a energia total das ligações quebradas (somar
número de cada ligação quebrada).
- Para
ligações :
- Para
ligações :
- Para
ligações :
Somando todas as ligações quebradas:
Passo 6
Calcular a energia total das ligações formadas (somar
número de cada ligação formada).
- Para
ligações :
- Para
ligações :
Somando todas as ligações formadas:
Passo 7
Calcular
pela fórmula:
Substituindo os valores:
Interpretação: o valor negativo indica que a reação é exotérmica e libera aproximadamente
por ocorrência da reação na estequiometria escrita (isto é, por cada
mol de
queimados).
Observação adicional útil para prova: se quiser o valor por mol de etano consumido, divide-se por
: