O pentano, utilizado em laboratório como um solvente de substâncias apolares como ele e também empregado em cromatografia, é um hidrocarboneto com cinco carbonos e doze hidrogênios, encontrado no estado líquido em pressão normal e temperatura ambiente.
a) Qual a equação química de formação do pentano. \quad\left(5 \mathrm{C}_{(\mathrm{s})}+6 \mathrm{H}_{2(\mathrm{~g})} \rightarrow \mathrm{C}_{5} \mathrm{H}_{12(1)}\right)
b) Utilize as reações a seguir e os \Delta H dados para calcular \Delta H_{r} para a reação de formação do pentano.
\begin{array}{ll} \mathrm{C}_{5} \mathrm{H}_{12}(\mathrm{l})+8 \mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 5 \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g})+6 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g}) & \Delta \mathrm{H}=-3244,8 \mathrm{~kJ} \\\ \mathrm{C}(\mathrm{~s})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow \mathrm{CO}_{2}(\mathrm{~g}) & \Delta \mathrm{H}=-393,5 \mathrm{~kJ} \\\\ 2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{~g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{~g}) \rightarrow 2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{~g}) & \Delta \mathrm{H}=-483.5 \mathrm{k} \quad(\Delta \mathrm{H}=-173,2 \mathrm{~kJ}) \end{array}

Passo 1

O enunciado pede (a) escrever a reação de formação do pentano a partir dos elementos no estado padrão e (b) usar a Lei de Hess com as reações de combustão dadas para calcular o valor de \Delta H_{r} dessa formação. Vamos precisar inverter e multiplicar as equações dadas para chegar na reação-síntese.

Passo 2

A reação de formação do pentano a partir dos elementos em seus estados padrão é
5\,\mathrm{C}_{(s)} \;+\; 6\,\mathrm{H}_{2\,(g)} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12\,(l)}

Passo 3

Pela Lei de Hess, escrevemos as equações dadas de modo a somarem à formação:
  1. Invertendo a combustão do pentano:
\mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12\,(l)} + 8\,\mathrm{O}_{2\,(g)} \xrightarrow{\Delta H=-3244{,}8} 5\,\mathrm{CO}_{2\,(g)} + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}
fica
5\,\mathrm{CO}_{2\,(g)} + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} \;\longrightarrow\; \mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12\,(l)} + 8\,\mathrm{O}_{2\,(g)} \quad\text{com}\quad \Delta H = +3244{,}8\\ \mathrm{kJ}.
  1. Gerar 5 mol de \mathrm{CO}_{2} a partir de 5 mol de carbono:
5\bigl(\mathrm{C}_{(s)} + \mathrm{O}_{2\,(g)} \to \mathrm{CO}_{2\,(g)}\bigr) \quad\Longrightarrow\quad 5\,\mathrm{C}_{(s)} + 5\,\mathrm{O}_{2\,(g)} \to 5\,\mathrm{CO}_{2\,(g)} \quad\Delta H = 5\times(-393{,}5)=-1967{,}5\\ \mathrm{kJ}.
  1. Gerar 6 mol de \mathrm{H}_{2}\mathrm{O} a partir de 6 mol de \mathrm{H}_{2}:
3\bigl(2\,\mathrm{H}_{2\,(g)} + \mathrm{O}_{2\,(g)} \to 2\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)}\bigr) \quad\Longrightarrow\quad 6\,\mathrm{H}_{2\,(g)} + 3\,\mathrm{O}_{2\,(g)} \to 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O}_{(g)} \quad\Delta H = 3\times(-483{,}5)=-1450{,}5\\ \mathrm{kJ}.

Passo 4

Somando-se as três equações temos:
\begin{aligned} &5\,\mathrm{C}_{(s)} + 5\,\mathrm{O}_{2} \to 5\,\mathrm{CO}_{2} \quad(\Delta H=-1967{,}5)\\\\ +&6\,\mathrm{H}_{2} + 3\,\mathrm{O}_{2} \to 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \quad(\Delta H=-1450{,}5)\\\\ +&5\,\mathrm{CO}_{2} + 6\,\mathrm{H}_{2}\mathrm{O} \to \mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12} + 8\,\mathrm{O}_{2} \quad(\Delta H=+3244{,}8)\\\ \hline &5\,\mathrm{C}_{(s)} + 6\,\mathrm{H}_{2\,(g)} \to \mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12\,(l)} \end{aligned}
As 8\,\mathrm{O}_{2} reagem e se cancelam, sobrando a formação do pentano. O \Delta H total é
\Delta H = -1967{,}5 + (-1450{,}5) + 3244{,}8 = -173{,}2\\ \mathrm{kJ}.

Resposta

(a) \;5\,\mathrm{C}_{(s)} + 6\,\mathrm{H}_{2\,(g)} \to \mathrm{C}_{5}\mathrm{H}_{12\,(l)}
(b) \;\Delta H_{r} = -173{,}2\\ \mathrm{kJ}

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