Questão 23. Escreva as equações correspondentes à entalpia de formação dos seguintes compostos:
\mathrm{Na}_{2} \mathrm{SO}_{4}

Passo 1

O enunciado pede: "Escreva as equações correspondentes à entalpia de formação do composto \mathrm{Na}_{2}\mathrm{SO}_{4}".
Informações relevantes: o objetivo é escrever a reação química que representa a formação de uma mol de \mathrm{Na}_{2}\mathrm{SO}_{4} a partir dos elementos que compõem o composto, cada um em seu estado padrão.

Passo 2

O que é entalpia de formação (explicação didática):
A entalpia de formação padrão de um composto é o calor envolvido (variação de entalpia) na reação fictícia em que se forma exatamente uma mol do composto a partir dos elementos puros na sua forma mais estável (estado padrão) nas condições-padrão (normalmente 298{,}15\\ \text{K} e 1\\ \text{bar}). A reação deve ser balanceada de modo que produza exatamente uma mol do composto. Exemplos simples: a entalpia padrão de formação da água líquida é associada à reação \tfrac{1}{2}\,\mathrm{O}_2(g)+\mathrm{H}_2(g)\rightarrow\mathrm{H}_2\mathrm{O}(l).

Passo 3

Identificar os elementos em \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4 e seus estados padrão:
  • Sódio: \mathrm{Na}(s) (metal sólido).
  • Enxofre: forma padrão é o enxofre elemental sólido, que existe como molécula \mathrm{S}_8(s) (enxofre rómbico). É comum usar a notação \mathrm{S}_8(s) para ser rigoroso.
  • Oxigênio: \mathrm{O}_2(g) (gás diatômico).

Passo 4

Montar a equação não balanceada em termos dos elementos e do produto:
\text{(elementos)} \longrightarrow \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(s)
Agora contar átomos necessários no produto: na fórmula \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4 2 átomos de Na, 1 átomo de S e 4 átomos de O. Precisamos escolher coeficientes para os elementos à esquerda que forneçam essas quantidades.

Passo 5

Balanceamento passo a passo (usando \mathrm{S}_8 no estado padrão):
  • Para o sódio: colocar 2 mols de \mathrm{Na}(s) para ter os 2 átomos de Na.
  • Para o enxofre: como o enxofre elementar padrão é \mathrm{S}_8(s), cada molécula tem 8 átomos de S. Para fornecer 1 átomo de S precisamos de \tfrac{1}{8} de uma mol de \mathrm{S}_8(s). Coeficientes fracionários são permitidos em reações de formação padrão (é só uma reação fictícia que descreve por mol de produto).
  • Para o oxigênio: precisamos de 4 átomos de O; como \mathrm{O}_2 tem 2 átomos, são necessárias 2 mols de \mathrm{O}_2(g).
Assim obtemos a equação balanceada (rígida e rigorosa quanto aos estados padrão):
2\,\mathrm{Na}(s) + \tfrac{1}{8}\,\mathrm{S}_8(s) + 2\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(s)

Passo 6

Observação sobre forma alternativa (mais prática em muitos exercícios):
Muitos exercícios escrevem o enxofre simplesmente como \mathrm{S}(s) (implicitamente entendendo o estado padrão), e aceitam a reação sem fração de \mathrm{S}_8:
2\,\mathrm{Na}(s) + \mathrm{S}(s) + 2\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(s)
Essa forma é mais direta para contagem de átomos, mas a forma com \mathrm{S}_8(s) é a representação estritamente correta em termos do estado padrão do enxofre.

Resposta

2\,\mathrm{Na}(s) + \tfrac{1}{8}\,\mathrm{S}_8(s) + 2\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(s)
2\,\mathrm{Na}(s) + \mathrm{S}(s) + 2\,\mathrm{O}_2(g) \longrightarrow \mathrm{Na}_2\mathrm{SO}_4(s)

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