A partir de dados de espectrometria de massas é possível computar um valor de 109 kJ mol^-1 para o De para a reação
N2 H4(g) <=ftharpoons N2 H2(g)+H2(g)
E sabendo que De da hidrazina (N2 H4) é 95,0 kJ mol^-1, e assumindo que a estrutura do N2 H2 é NH=NH, calcule a entalpia de ligação N=N.

Passo 1

Beleza, vamos dar uma olhada no que a questão está pedindo. Temos uma reação onde a hidrazina ( N2H4) se decompõe em N2H2 e H2. A entalpia padrão da reação ( De) é 109, kJ,mol^-1. Também sabemos que a entalpia de ligação da hidrazina é 95,0, kJ,mol^-1. Queremos descobrir a entalpia de ligação da ligação dupla N=N na N2H2. 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:
N2H4(g) <=ftharpoons N2H2(g) + H2(g)
Estamos quebrando algumas ligações na N2H4 para formar N2H2 e H2.
Vamos imaginar a estrutura da N2H4 como NH2-NH2, onde há uma ligação simples N-N entre os dois grupos NH2. Quando ela se decompõe, uma dessas ligações N-N é quebrada, formando N2H2 com uma ligação dupla N=N e liberando H2.
Então, o que queremos é relacionar a mudança de entalpia da reação ( De) 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: N2H4 tem uma ligação N-N e ligações N-H.
  • Produtos: N2H2 tem uma ligação N=N e ligações N-H, além de H2 que tem uma ligação H-H.
Sabemos que a entalpia de ligação da N2H4 é 95,0, kJ,mol^-1, que corresponde à ligação N-N. Precisamos também considerar a entalpia de ligação da H2, que é conhecida ( 436, kJ,mol^-1).
Queremos encontrar a entalpia de ligação da ligação dupla N=N na N2H2.

Passo 4

Vamos substituir os valores na equação de entalpia:
Deçã
Sabemos que Deçã, De, e De. Queremos encontrar De.
Rearranjando a equação para isolar De:
Deçã
Substituindo os valores:
De

Passo 5

Agora vamos calcular:
De
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 -450, kJ,mol^-1.

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