O isoctano ou 2,3,4-trimetilpentano (
) é um dos componentes da gasolina e usado como padrão de octanagem de combustíveis. Calcule a variação de entropia de combustão do isoctano. Dados:
.
Passo 1
O que o enunciado pede: calcular a variação de entropia padrão da combustão do isoctano (2,3,4-trimetilpentano) por mol de isoctano queimado em condições padrão.
Informações fornecidas (peguei os valores diretamente do enunciado):
Resumo do pedido: calcular
por mol de
queimado.
Passo 2
Escrever e balancear a reação de combustão completa do isoctano.
Reação geral da combustão completa:
Agora balanceamos O: no produto há
átomos de oxigênio, então são
mols de
. Assim a equação balanceada (com coeficiente fracionário para
) é
(Em provas costuma aceitar o
; se exigirem inteiros multiplica-se tudo por 2, mas para calcular variação por mol de isoctano usamos a equação dada acima.)
Passo 3
Explicar a ideia e a fórmula que vamos usar (aula rápida e prática).
- Entropia padrão molar
é uma grandeza que mede a “desordem” de uma substância por mol em condição padrão (1 bar). Valores em . - A variação de entropia padrão de uma reação é dada pela soma das entropias dos produtos multiplicadas por seus coeficientes estequiométricos menos a soma das entropias dos reagentes multiplicadas por seus coeficientes:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos para produtos, positivos na soma dos reagentes subtraída).
- Aqui vamos aplicar essa fórmula usando os coeficientes da equação balanceada do Passo 2.
Passo 4
Calcular a soma das entropias dos produtos usando os coeficientes estequiométricos.
Produtos:
mols de
e
mols de
(líquida). Usando os valores dados:
Substituindo os números:
Fazendo as contas passo a passo:
Somando:
Passo 5
Calcular a soma das entropias dos reagentes usando os coeficientes estequiométricos.
Reagentes:
mol de
(líquido) e
mols de
(g).
Substituindo:
Calcule
:
Agora soma:
Passo 6
Calcular a variação de entropia padrão da reação subtraindo reagentes de produtos.
Aplicando a fórmula:
Substituindo os valores obtidos:
Fazendo a subtração:
Passo 7
Interpretação e verificação rápida.
- O valor negativo (
) significa que a entropia do sistema diminui durante a combustão do isoctano em fase padrão. Apesar da combustão produzir gases ( ) e consumir gasoso, o balanço entre número de mols gasosos e entropias molares resulta em diminuição de entropia do sistema para esta reação com os estados físicos considerados ( líquida). - Unidade está em
, e o resultado foi calculado por mol de reagido. - Arredondamento: dados originais têm pelo menos três dígitos; mantivemos duas casas decimais no resultado conforme o dado mais preciso (
). Em muitos exercícios de prova, pode-se apresentar como ou . Eu deixei com duas casas decimais para ser fiel aos dados.