O pentano é um hidrocarboneto usado na produção de espuma de poliestireno e como solvente em laboratório. Considere a combustão completa do pentano:
. Considere os seguintes valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão:
C=O
C-C
O-H
Calcule a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de pentano.
Passo 1
Beleza, vamos resolver esse exercício sobre a combustão do pentano! A gente vai calcular a variação de entalpia (
) dessa reação. Pra isso, vamos usar as energias de ligação fornecidas. Precisamos entender como os átomos se ligam antes e depois da reação para calcular a energia total envolvida. Então, vamos identificar as ligações que são quebradas e formadas durante a combustão.
Passo 2
Primeiro, vamos escrever a equação balanceada da combustão do pentano:
Nessa reação, o pentano (
) reage com oxigênio (
) para formar dióxido de carbono (
) e água (
).
Passo 3
Agora, vamos identificar todas as ligações envolvidas nos reagentes e nos produtos.
Reagentes:
- Pentano (
): - Cada molécula de pentano tem 5 átomos de carbono conectados por ligações C-C.
- Cada carbono está ligado a átomos de hidrogênio por ligações C-H.
- Oxigênio ((\mathrm{O}_2}):
- Cada molécula de oxigênio tem uma ligação dupla O=O.
Produtos:
- Dióxido de carbono ((\mathrm{CO}_2}):
- Cada molécula de
tem duas ligações C=O.
- Cada molécula de
- Água ((\mathrm{H}_2\mathrm{O}}):
- Cada molécula de água tem duas ligações O-H.
Passo 4
Vamos calcular a energia total das ligações quebradas nos reagentes.
Pentano (
):
- Ligações C-C: 4 ligações por molécula (já que são 5 carbonos conectados).
- Ligações C-H: 12 ligações por molécula.
Usando as energias de ligação fornecidas:
- C-C:
- C-H:
Oxigênio (
):
- Ligações O=O: 1 por molécula, e temos 8 moléculas.
Total das ligações quebradas:
Passo 5
Agora, vamos calcular a energia total das ligações formadas nos produtos.
Dióxido de carbono (
):
- Ligações C=O: 2 por molécula, e temos 5 moléculas.
Água (
):
- Ligações O-H: 2 por molécula, e temos 6 moléculas.
Total das ligações formadas:
Passo 6
Para encontrar a variação de entalpia (
) da reação, usamos a fórmula:
Substituindo os valores:
Resposta
A variação de entalpia da reação de combustão de um mol de pentano é
.