O naftaleno (
)é um composto aromático sólido geralmente vendido como naftalina. A combustão completa dessa substância para produzir
a 25
fornece
.
a) Escreva as equações balanceadas para a formação de naftaleno a partir de seus elementos e para sua combustão.
b) Calcule a entalpia padrão de formação do naftaleno. (R:
)
a) Escreva as equações balanceadas para a formação de naftaleno a partir de seus elementos e para sua combustão.
b) Calcule a entalpia padrão de formação do naftaleno. (R:
Passo 1
O enunciado pede duas coisas:
- (a) Escrever as equações balanceadas para (i) a formação do naftaleno a partir dos seus elementos e (ii) a combustão completa do naftaleno.
- (b) Calcular a entalpia padrão de formação do naftaleno (valor pedido no final).
As informações fornecidas pelo enunciado:
- A substância é o naftaleno, com fórmula
(sólido). - A combustão completa dessa substância a
“fornece” . Interpretação dessa frase: a combustão libera calor, portanto o valor de entalpia de combustão padrão é . Vou usar esse valor (magnitute liberados, sinal negativo). - Vou precisar dos valores de entalpia padrão de formação a
para as substâncias envolvidas no produto da combustão. Usarei os valores-padrão: -
. -
. - Para o oxigênio e o hidrogênio elementares em suas formas padrão:
e .
Nada mais foi fornecido; com isso vou (a) escrever as equações e (b) aplicar a relação entre entalpias padrão (Hess) para achar.
-
Passo 2
Escrever a equação de formação padrão do naftaleno a partir de seus elementos (formas padrão dos elementos a
e
):
- A formação padrão significa formar uma mol de composto a partir dos elementos em suas formas padrão.
- Balanceamento: a fórmula é
. Isso corresponde a átomos de C e átomos de H, que vêm dos elementos carbono (grafite) e hidrogênio ( gasoso). Assim a equação balanceada é
- Esta é a equação cuja entalpia corresponde à entalpia padrão de formação
.
Passo 3
Escrever a equação balanceada da combustão completa:
- Combustão completa de um hidrocarboneto forma dióxido de carbono e água líquida (quando dizem
a ). - Balanceamento passo a passo:
- Carbono:
átomos de C → . - Hidrogênio:
átomos de H → . - Oxigênio: RHS tem
átomos de O → isso corresponde a no lado dos reagentes.
- Carbono:
- Equação balanceada da combustão:
Passo 4
Explicar a relação entre entalpias (Hess) e montar a equação para
:
- Definição útil: a entalpia padrão de formação
de uma substância é a variação de entalpia para a reação de formação de mol da substância a partir dos elementos em suas formas padrão. - Para qualquer reação padrão vale:
onde
são os coeficientes estequiométricos (positivos).
- Aplicando isso à combustão que escrevemos, temos:
- Como
, isso simplifica para:
- Isolando
:
Essa expressão é apenas aplicação direta de Hess: a entalpia de formação do naftaleno é a soma das entalpias de formação dos produtos da combustão menos a entalpia da reação de combustão (porque o naftaleno aparece nos reagentes na equação de combustão).
Passo 5
Substituir os valores numéricos e calcular cuidadosamente (tudo em
):
- Valores usados:
-
. -
. -
.
-
- Calcule primeiro a soma ponderada das entalpias de formação dos produtos:
- Agora aplicar a fórmula:
- Portanto o valor calculado é
.
Passo 6
Verificações rápidas e interpretação:
- O sinal positivo indica que a formação do naftaleno a partir dos elementos (grafite e
) é endotérmica — é necessário fornecer energia para formar o naftaleno a partir dos elementos nas condições-padrão. - O resultado numérico coincide com a resposta fornecida no enunciado (
), o que é um bom sinal de que não houve erro de contas nem de sinais. - Se for necessário em prova: mencionar sempre as fontes dos
usados (tabelas termodinâmicas) e justificar o sinal de conforme o enunciado falou em “fornecer” calor (o que implica valor negativo).