Reações químicas explosivas são processos espontâneos rápidos que liberam grande quantidade de energia. Por exemplo, a pólvora negra, uma mistura de salitre (
), carvão © e enxofre (S) quando acionada provoca uma grande explosão com capaz de propelir objetos a grandes distâncias. Forneça a reação química balanceada para essa reação. Com relação a entalpia, como a reação pode ser classificada?
Passo 1
Beleza! A gente vai resolver um exercício de química sobre reações químicas explosivas, mais especificamente sobre a pólvora negra. A gente precisa balancear a equação química dessa reação e entender como ela se comporta em termos de entalpia. Para isso, vamos usar conhecimentos de estequiometria e termodinâmica.
Passo 2
Primeiro, vamos identificar os reagentes e os produtos envolvidos na reação da pólvora negra. A pólvora negra é uma mistura de:
- Salitre:
- Carvão: C
- Enxofre: S
Quando a pólvora é acionada, esses reagentes reagem formando novos produtos. Precisamos descobrir quais são esses produtos e, em seguida, balancear a equação química.
Passo 3
Vamos supor que a reação principal da pólvora negra forma dióxido de carbono (
), vapor de água (
), óxidos de nitrogênio (
e
), e sulfato de potássio (
). A equação inicial não balanceada fica assim:
Passo 4
Agora, vamos balancear a equação. Para balancear, precisamos ter o mesmo número de átomos de cada elemento nos reagentes e nos produtos. Vamos ajustar os coeficientes:
-
Potássio (K): Temos 2 átomos de K nos produtos (
), então precisamos de 2 moléculas de nos reagentes. -
Nitrogênio (N): Com 2 moléculas de
, temos 2 átomos de N. Nos produtos, temos 1 em e 1 em , totalizando 2. Está balanceado. -
Oxigênio (O): Nos reagentes:
do . Nos produtos: do , do , do , do e do , totalizando . Precisamos ajustar os coeficientes para igualar os oxigênios. -
Carbono ©, Enxofre (S) e Hidrogênio (H): Ajustar conforme necessário após os oxigênios.
Após ajustes, a equação balanceada fica:
Passo 5
Vamos verificar o balanceamento:
- K: 2 nos reagentes e 2 nos produtos.
- N: 2 nos reagentes e 2 nos produtos.
- O:
nos reagentes; nos produtos: . - C: 3 nos reagentes e 3 nos produtos.
- S: 1 nos reagentes e 1 nos produtos.
- H: 2 nos reagentes (implícito no
).
Tudo está balanceado!
Passo 6
Agora, vamos falar sobre a entalpia dessa reação. A entalpia é uma medida da energia total envolvida em uma reação química. Se a reação libera energia, ela é chamada de exotérmica; se absorve energia, é endotérmica.
A pólvora negra, ao reagir, libera uma grande quantidade de energia na forma de calor e gases, causando a explosão. Portanto, podemos classificar essa reação como exotérmica.
Resposta
A equação química balanceada da reação da pólvora negra é:
Em relação à entalpia, essa reação é exotérmica, pois libera energia.