A partir de dados de espectrometria de massas é possível computar um valor de
para o
para a reação
E sabendo que
da hidrazina
é
, e assumindo que a estrutura do
é
, calcule a entalpia de ligação
.
Passo 1
Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação onde a hidrazina (
) se decompõe em
e
. A entalpia padrão da reação (
) é
. Também sabemos que a entalpia de ligação da hidrazina é
. Queremos descobrir a entalpia de ligação da ligação dupla N=N na
. Para resolver isso, vamos usar conceitos de entalpia de ligação e como elas se relacionam nas reações químicas.
Passo 2
Primeiro, vamos entender o que é entalpia de ligação. A entalpia de ligação é a energia necessária para quebrar uma ligação química no gás, dividida por mole. Quando uma ligação é quebrada, a entalpia é absorvida (endotérmica) e quando uma ligação é formada, a entalpia é liberada (exotérmica).
Na reação fornecida:
Estamos quebrando algumas ligações na
para formar
e
.
Vamos imaginar a estrutura da
como
, onde há uma ligação simples N-N entre os dois grupos
. Quando ela se decompõe, uma dessas ligações N-N é quebrada, formando
com uma ligação dupla N=N e liberando
.
Então, o que queremos é relacionar a mudança de entalpia da reação (
) com as entalpias de ligação envolvidas.
Passo 3
Vamos escrever a equação de entalpia para a reação usando as entalpias de ligação:
No nosso caso:
- Reagente:
tem uma ligação N-N e ligações N-H. - Produtos:
tem uma ligação N=N e ligações N-H, além de que tem uma ligação H-H.
Sabemos que a entalpia de ligação da
é
, que corresponde à ligação N-N. Precisamos também considerar a entalpia de ligação da
, que é conhecida (
).
Queremos encontrar a entalpia de ligação da ligação dupla N=N na
.
Passo 4
Vamos substituir os valores na equação de entalpia:
Sabemos que
,
, e
. Queremos encontrar
.
Rearranjando a equação para isolar
:
Substituindo os valores:
Passo 5
Agora vamos calcular:
O valor negativo indica que a formação da ligação N=N libera energia, ou seja, é uma reação exotérmica.
Resposta
A entalpia de ligação da ligação dupla N=N é
.