Questão 27. Considere a reação do alumínio com óxido férrico produzindo óxido de alumínio e ferro (todos no estado sólido). Sabendo-se que a entalpia de formação do óxido de alumínio é
e do óxido férrico é
, calcule a entalpia para a reação descrita inicialmente.
Passo 1
O enunciado dá uma reação entre alumínio e óxido férrico (todos sólidos) que produz óxido de alumínio e ferro, e pede para calcular a entalpia dessa reação. As informações relevantes fornecidas são:
- Entalpia de formação do óxido de alumínio:
. - Entalpia de formação do óxido férrico:
. - Elementos na sua forma padrão (Al, Fe) têm entalpia de formação igual a zero:
.
O que se pede: calcular a variação de entalpiapara a reação química dada (usar os dados acima).
Passo 2
Primeiro balancear a equação química (sempre necessário antes de calcular entalpia por este método). A equação não balanceada é
Balanceando átomos de Al, Fe e O obtemos a equação balanceada:
Explanação curta do balanceamento: há 2 átomos de Al em
logo precisa de coeficiente 2 em Al;
fornece 2 Fe que aparecem como
; oxigênios já balanceados.
Passo 3
Usar a definição de entalpia de reação a partir das entalpias padrão de formação (lei de Hess):
onde
são os coeficientes estequiométricos (números estequiométricos) na equação balanceada. Explicando as variáveis:
é a entalpia padrão da reação;
é a entalpia padrão de formação da espécie
; o somatório dos produtos soma cada
multiplicado pelo coeficiente correspondente; e faz-se a diferença produto menos reagente.
Passo 4
Aplicar a fórmula à reação balanceada. Listando os termos:
- Produtos:
mol de com e mols de com . - Reagentes:
mols de com e mol de com .
Agora montar a expressão:
Passo 5
Substituir os valores numéricos e calcular passo a passo:
Simplificando os parênteses:
Somando os termos (lembre que subtrair um número negativo é somar o módulo):
Passo 6
Interpretação do resultado:
(positivo) significa que, com os valores fornecidos, a reação é endotérmica na estequiometria escrita — isto é, seria necessário absorver
para que a reação ocorra segundo as quantidades indicadas. Observação prática (só para entendimento): na tabela usuais a entalpia de formação de
costuma ser negativa (por exemplo
), o que tornaria a reação fortemente exotérmica; aqui o cálculo seguiu estritamente os valores que o enunciado forneceu.