Questão 29. Imagine que existe um recipiente com ácido 2 -metil-pent-2-ene. Neste recipiente hermeticamente fechado ocorre a queima completa deste composto com excesso de oxigênio para produzir
de água. Sabendo que a variação de entalpia para o processo é de
, qual a quantidade de calor liberada?
Passo 1
O enunciado nos dá as seguintes informações (vou listar ponto a ponto para não se perder):
- O composto queimado é o “ácido 2‑metil‑pent‑2‑ene” (nome fornecido pelo enunciado).
- A queima é completa com excesso de oxigênio e produziu
mol de água. - A variação de entalpia do processo (isto é, o
associado à combustão de 1 mol do composto) é . - Pergunta: qual a quantidade de calor liberada no processo (isto é,
total liberado)?
Passo 2
Interpretar o nome do composto e determinar sua fórmula molecular (para poder relacionar mols de composto com mols de água formados).
Explicando devagar: o nome “pent‑2‑ene” indica uma cadeia principal com 5 carbonos e uma dupla ligação (posição 2). Ao acrescentar “2‑metil” tem‑se um grupo metil ligado, o que aumenta o total de carbonos em 1. Assim, a contagem de átomos fica:
- número de carbonos:
da cadeia principal + do substituinte metil = . - alcenos (hidrocarbonetos insaturados) seguem a fórmula geral
quando têm uma dupla ligação (para cadeias acíclicas com uma dupla ligação, sem outras insaturações). Para isso dá .
Portanto a fórmula do composto é
. (Em palavras: é um isômero do hexeno.)
Passo 3
Montar e equilibrar a reação de combustão completa do composto e identificar a relação estequiométrica entre mols do composto e mols de água produzida.
Regra geral da combustão completa de um hidrocarboneto
:
Ou seja, cada
hidrogênios dão
moléculas de água.
Aplicando a
:
- o número de mols de água formado por mol de composto é
.
A equação balanceada (com
à direita em coeficiente fracionário) fica:
Conclusão importante: 1 mol do composto produz 6 mol de
.
Passo 4
Determinar quantos mols do composto foram queimados, a partir da quantidade de água formada.
Se 1 mol do composto produz 6 mol de
, então a relação é:
Substituindo o valor dado:
Para ficar amigável na prova, pode-se usar a fração exata:
Passo 5
Relacionar entalpia por mol com calor total liberado.
Explicação didática: a variação de entalpia fornecida
significa que, quando 1 mol do composto queima completamente nas condições dadas, o sistema libera
(o sinal negativo indica liberação). Para uma quantidade diferente de mols do composto, o calor liberado escala linearmente com a quantidade de mols.
Logo o calor total liberado
é:
onde
é o número de mols do composto que queimaram.
Substituindo
e
:
Passo 6
Fazer a conta explicitamente e com passo a passo para que dê para reproduzir à mão na prova.
Primeiro calcule o fator:
Então
O sinal negativo confirma que o processo libera calor:
são liberados.