QUESTÃO 01 - Estime a variação de entalpia que acompanha a conversão da grafita em diamante, a
e 1atm, sendo os calores de combustão da grafita e do diamante, nas mesmas condições da transição de fase, iguais a
, respectivamente. R.:
.
Passo 1
O que o enunciado pede: estimar a variação de entalpia associada à conversão da grafita em diamante nas condições
e
, isto é, calcular
Informações fornecidas:
Nada mais é pedido além da estimativa da variação de entalpia para a transformação da grafita em diamante nas condições dadas.
Passo 2
Conceito que vamos usar (explicado devagar): entalpia é uma função de estado. Isso significa que a variação de entalpia entre um estado inicial e um estado final depende apenas desses estados, não do caminho tomado. Por isso podemos usar a Lei de Hess: se conseguimos escrever a reação desejada como combinação de outras reações cujas entalpias conhecemos, a entalpia da reação desejada é a mesma combinação linear das entalpias conhecidas. Vou usar essa ideia passo a passo.
Passo 3
Escrevemos as reações de combustão dadas (em termos de entalpias) usando as entalpias molares
das espécies para enxergar como combinar:
Nessas expressões, cada
é a entalpia molar padrão da espécie indicada. As duas equações relacionam as entalpias das formas de carbono com a entalpia do dióxido de carbono e do oxigênio.
Passo 4
Agora usamos álgebra simples para obter
, que é exatamente a variação de entalpia da reação desejada
. Subtraindo a segunda equação da primeira:
Portanto, pela Lei de Hess,
Aqui expliquei por que subtrair as entalpias de combustão dá justamente a entalpia da transformação entre as duas formas alotrópicas: as entalpias do
e do
se cancelam na diferença.
Passo 5
Substituímos os valores numéricos fornecidos nas contas acima:
Fiz a subtração mostrando o sinal: subtrair um número negativo é somar o seu módulo.
Passo 6
Interpretação física e dica para a prova: o resultado positivo
significa que, sob as condições padrão dadas, a passagem da grafita para o diamante é endotérmica — é preciso fornecer cerca de
por mol de carbono para transformar grafita em diamante. Em outras palavras, a entalpia do diamante é
por mol maior que a entalpia da grafita. Isso explica por que o diamante não é a forma termodinâmica mais estável à pressão ambiente: precisa-se energia para formá-lo a partir da grafita.
Resposta
0,45 kcal