Questão 4 - Estime \Delta \mathrm{H} da reação: \mathrm{C} 2 \mathrm{H} 5 \mathrm{Cl}(\mathrm{g}) \rightarrow \mathrm{HCl}(\mathrm{g})+\mathrm{C} 2 \mathrm{H} 4(\mathrm{~g}).

Passo 1

O enunciado pede para estimar \Delta H da reação
\mathrm{C_2H_5Cl(g)} \longrightarrow \mathrm{HCl(g)} + \mathrm{C_2H_4(g)}.
Ou seja: calcular a variação de entalpia aproximada por mol de reação. Não foram fornecidos dados numéricos, então vamos estimar usando energias médias de ligação (tabela de energias de ligação), método padrão em provas para estimativas rápidas. Vou listar claramente o que temos:
  • Reagente: etil cloreto \mathrm{C_2H_5Cl} (estrutura \mathrm{CH_3-CH_2-Cl}).
  • Produtos: ácido clorídrico gasoso \mathrm{HCl} e eteno \mathrm{C_2H_4} (estrutura \mathrm{H_2C=CH_2}).
    O objetivo final: obter um número para \Delta H em \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}.

Passo 2

Determinar quais ligações são quebradas e quais são formadas ao passar de reagente para produtos. Vou escrever as estruturas e comparar:
  • Em \mathrm{CH_3-CH_2-Cl} existem: uma ligação \mathrm{C-C} simples, cinco ligações \mathrm{C-H} (3 em \mathrm{CH_3} + 2 em \mathrm{CH_2}) e uma ligação \mathrm{C-Cl}.
  • Em \mathrm{HCl} existe uma ligação \mathrm{H-Cl}.
  • Em \mathrm{H_2C=CH_2} existe uma ligação dupla \mathrm{C=C} (uma \sigma + uma \pi) e quatro \mathrm{C-H}.
Comparando número de ligações: ao formar \mathrm{C_2H_4} a molécula perde uma ligação \mathrm{C-H} (passa de 5 para 4 \mathrm{C-H}) e mantém a ligação \mathrm{C-C} sigma; a dupla \mathrm{C=C} implica na formação de uma ligação \pi adicional entre os carbonos. Portanto, as mudanças principais são:
  • Quebrar: uma ligação \mathrm{C-Cl} e uma ligação \mathrm{C-H}.
  • Formar: uma ligação \mathrm{H-Cl} e uma ligação \pi entre os carbonos (equivalente à diferença entre a energia da \mathrm{C=C} e da \mathrm{C-C}).

Passo 3

Explicar o método (Hess / energias de ligação) usado:
  • A ideia é aproximar \Delta H como
\Delta H \approx \sum (\text{energias das ligações quebradas}) - \sum (\text{energias das ligações formadas}).çõçõ
  • Convenção: quebrar uma ligação consome energia (contribui positivamente), formar uma ligação libera energia (subtrai).
  • As energias que vamos usar são valores médios de tabelas de energia de ligação (valores típicos). São aproximações, mas servem para estimativa em prova.

Passo 4

Escolher valores típicos médios de energia de ligação (valores em \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}). Vou usar valores padrão de tabela:
\begin{aligned} D(\mathrm{C-H}) &= 413\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}},\\\ D(\mathrm{C-Cl}) &= 338\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}},\\\ D(\mathrm{H-Cl}) &= 431\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}},\\\ D(\mathrm{C-C\\ (single)}) &= 347\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}},\\\ D(\mathrm{C=C}) &= 612\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}. \end{aligned}
Observação didática: para formar a dupla ligação \mathrm{C=C} sem quebrar a ligação \sigma existente (porque a ligação sigma entre os carbonos permanece), a energia efetivamente “formada” é a energia da ligação dupla menos a da ligação simples:
\Delta D_{\pi} = D(\mathrm{C=C}) - D(\mathrm{C-C}) = 612 - 347 = 265\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}.
Esse 265\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}} representa a energia da ligação \pi extra que aparece ao passar de \mathrm{C-C} para \mathrm{C=C}.

Passo 5

Calcular a soma das energias das ligações quebradas (positiva, custo):
\begin{aligned} \text{Quebradas: } & D(\mathrm{C-Cl}) + D(\mathrm{C-H})\\\ &= 338 + 413\\\ &= 751\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}. \end{aligned}

Passo 6

Calcular a soma das energias das ligações formadas (liberação de energia):
\begin{aligned} \text{Formadas: } & D(\mathrm{H-Cl}) + \Delta D_{\pi}\\\ &= 431 + 265\\\ &= 696\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}. \end{aligned}

Passo 7

Calcular \Delta H pela diferença:
\begin{aligned} \Delta H &\approx (\text{soma quebradas}) - (\text{soma formadas})\\\ &= 751 - 696\\\ &= 55\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}. \end{aligned}
Interpretação: \Delta H>0 indica que a reação é endotérmica segundo essa estimativa — ou seja, consome cerca de 55\\ \mathrm{kJ} por mol de reação.

Passo 8

Comentários finais e dicas para prova:
  • Essa é uma estimativa usando energias médias de ligação; tabelas diferentes podem dar valores ligeiramente diferentes (resultado típico fica na faixa +50 a +60\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}).
  • Em prova, proceda assim: (1) desenhe estruturas; (2) identifique ligações quebradas/formadas; (3) use valores da tabela dada ou tabelas padrão; (4) aplique \Delta H=\sum D_{\text{quebradas}}-\sum D_{\text{formadas}}.
  • Não se esqueça da convenção de sinais (quebrar positivo, formar negativo) e de ajustar para a formação de \pi quando a ligação \sigma permanece.

Resposta

\Delta H \approx +55\\ \mathrm{kJ\\ mol^{-1}}

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