Utilizando a tabela de entalpia de ligação fornecida, calcule a variação de entalpia ( boldsymbol{\Delta} H^{9} ) das reações químicas a seguir e determine se a reação foi endotérmica ou exotérmica (lembre-se de balancear a equação).
\mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{4}+2 \mathrm{H}_{2} \rightarrow \mathrm{C}_{2} \mathrm{H}_{6}

Passo 1

O enunciado pede que eu calcule a variação de entalpia da reação e diga se ela é endotérmica ou exotérmica, lembrando de balancear a equação. A equação escrita no enunciado é
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4} + 2\,\mathrm{H}_{2} \rightarrow \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}.
Informações relevantes fornecidas (ou presumidas da tabela de entalpia de ligação fornecida): vou usar os valores típicos de energia de ligação da tabela (estou pegando esses números da tabela de entalpia de ligação fornecida):
\begin{aligned} \text{energia de ligação } \mathrm{H}-\mathrm{H} &= 436\\ \text{kJ mol}^{-1},\\\ \text{energia de ligação } \mathrm{C}=\mathrm{C} &= 614\\ \text{kJ mol}^{-1},\\\ \text{energia de ligação } \mathrm{C}-\mathrm{C} &= 348\\ \text{kJ mol}^{-1},\\\ \text{energia de ligação } \mathrm{C}-\mathrm{H} &= 413\\ \text{kJ mol}^{-1}. \end{aligned}çãçãçãçã
O que eu preciso entregar: o valor de \Delta H da reação (com unidades) e dizer se a reação é endotérmica ou exotérmica.

Passo 2

Explicando a ideia que vou usar (aula rápida): usamos a aproximação por entalpias médias de ligação. A regra é:
\Delta H \approx \sum (\text{energias das ligações quebradas}) - \sum (\text{energias das ligações formadas}).çõçõ
Aqui cada termo é a energia necessária para quebrar uma ligação (energia positiva). Se o resultado for negativo, a reação libera energia (exotérmica). Se positivo, absorve energia (endotérmica). Vou aplicar isso contabilizando quais ligações efetivamente são quebradas e quais são formadas quando os reagentes viram produtos.

Passo 3

Balanceamento e identificação das ligações:
  • Primeiro corrijo o balanceamento: a equação correta e balanceada é
\mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4} + \mathrm{H}_{2} \rightarrow \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6},
ou seja, só é necessário 1 mol de \mathrm{H}_2 (a equação dada com 2 \mathrm{H}_2 estava desequilibrada em hidrogênios).
  • Agora conto as ligações relevantes:
    • Em \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{4}: há 1 ligação \mathrm{C}=\mathrm{C} e 4 ligações \mathrm{C}-\mathrm{H}.
    • Em \mathrm{H}_{2}: há 1 ligação \mathrm{H}-\mathrm{H}.
    • Em \mathrm{C}_{2}\mathrm{H}_{6}: há 1 ligação \mathrm{C}-\mathrm{C} e 6 ligações \mathrm{C}-\mathrm{H}.
  • Quais ligações são quebradas e quais formadas ao passar de reagentes para produtos?
    • Quebramos a ligação \mathrm{C}=\mathrm{C} (do eteno) e a ligação \mathrm{H}-\mathrm{H} (do hidrogênio).
    • Formamos uma ligação \mathrm{C}-\mathrm{C} (no etano) e formamos 2 ligações \mathrm{C}-\mathrm{H} adicionais (porque o número de \mathrm{C}-\mathrm{H} sobe de 4 para 6).
  • Observação útil: ligações \mathrm{C}-\mathrm{H} que já existiam e permanecem cancelam entre reagentes e produtos; só contabilizamos as que efetivamente são quebradas ou formadas.

Passo 4

Calculo da soma das energias das ligações quebradas (usar os valores da tabela citada):
\begin{aligned} \text{ligações quebradas} &= 1\cdot E(\mathrm{C}=\mathrm{C}) + 1\cdot E(\mathrm{H}-\mathrm{H})\\[4pt] &= 1\cdot 614 + 1\cdot 436\\[4pt] &= 1050\\ \text{kJ mol}^{-1}. \end{aligned}çõ]

Passo 5

Calculo da soma das energias das ligações formadas:
\begin{aligned} \text{ligações formadas} &= 1\cdot E(\mathrm{C}-\mathrm{C}) + 2\cdot E(\mathrm{C}-\mathrm{H})\\[4pt] &= 1\cdot 348 + 2\cdot 413\\[4pt] &= 348 + 826\\[4pt] &= 1174\\ \text{kJ mol}^{-1}. \end{aligned}çõ]

Passo 6

Agora aplico a fórmula
\Delta H \approx (\text{quebradas}) - (\text{formadas}).
Substituindo os valores:
\Delta H \approx 1050 - 1174 = -124\\ \text{kJ mol}^{-1}.
O sinal negativo indica que a reação libera energia, ou seja, é exotérmica.

Passo 7

Comentários finais rápidos (úteis para prova): esse resultado é uma estimativa usando entalpias médias de ligação; valores exatos experimentais podem diferir um pouco (mas a ordem de grandeza e o fato de ser exotérmica permanecem). Para questões de prova, use sempre os valores que a tabela fornecer e aplique o mesmo procedimento: conte ligações quebradas e formadas, some e subtraia.

Resposta

\Delta H \approx -124\\ \text{kJ mol}^{-1}
Exotérmica.

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