Exercícios Resolvidos de Força e Comprimento de Ligação

UFRJ – Lista de Exercícios de Química Geral – Teoria da Ligação. Professor Jean Eon (2007). Questão 02.

Calcule a entalpia das reações a seguir, usando os valores de energias de ligação listadas abaixo:

H 2 ( g ) + C 3 H 6 ( g ) → C 3 H 8 ( g )

2 C 2 H 6 ( g ) + 7 O 2 ( g ) → 4 C O 2 ( g ) + 6 H 2 O ( g )

Passo 1

O primeiro passo é ver se as reações ali estão balanceadas.

H 2 ( g ) + C 3 H 6 ( g ) → C 3 H 8 ( g )

2 C 2 H 6 ( g ) + 7 O 2 ( g ) → 4 C O 2 ( g ) + 6 H 2 O ( g )

No lado dos reagentes da primeira reação a gente tem 8H e 3C. Nos produtos da mesma reação temos 3C e 8H. Tá balanceada.

Na segunda reação, no lado dos reagentes temos 4C (2 x 2), 12H (2 x 6) e 14O (7 x 2). Nos produtos temos 4C, 14O (4 x 2 + 6) e 12H (6 x 2). Tá balanceada também.

Beleza, foi só por precaução.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Pra saber quantas ligações vamos ter que quebrar e quantas serão formadas a gente precisa conhecer a fórmula estrutural daquelas moléculas.

Pra primeira reação:

E pra segunda:

Passo 3

Pra primeira reação:

Você até pode quebrar todas as ligações ali nos reagentes e depois formar todas as ligações dos produtos.

Mas é bem mais fácil mexer só no que tá mexido né? Tipo assim, só contar a energia das ligações que realmente estão sendo quebradas e das que realmente estão sendo formadas.

Olhando pras estruturas, a gente pode dizer que a ligação H – H do H2 e a dupla ligação C = C do C3H6 foram quebradas.

Olhando a tabela das energias de dissociação, a energia que a gente precisa dar para o sistema a fim de quebrar essas ligações é calculada por:

∆ H = 436 ⏟ H - H + 620 ⏟ C = C = 1.056   k J

Não se esquece que ao usar a energia 620 kJ, a gente quebra as duas ligações da dupla! É como se agora nossas moléculas estivessem assim:

E pra formar os produtos, a gente precisa formas duas ligações C – H e uma C – C.

∆ H = 2   x   414 ⏟ H - C + 1   x   347 ⏟ C - C = 1.175   k J

Como ao formar ligações o sistema libera energia e energia liberada fica com sinal negativo, a variação de entalpia da reação é dada por:

∆ H = 1.056 - 1.175 = - 119   k J

Ou seja, a cada mol de C3H8 formado a partir daquela reação, libera-se 119 kJ.

Passo 4

Fazendo a mesma coisa pra segunda reação, com um pouco mais de cuidado porque todas as moléculas envolvidas tem um índice na frente que indica o número de mols da molécula envolvido na reação.

Aqui não tem jeito, vamos ter que quebrar tudo e montar tudo de novo.

No C2H6 a gente tem 6 ligações C – H e 1 ligação C – C.

∆ H = 6   x   414 + 1   x   347 = 2.831   k J / m o l

Mas a gente tem dois mols dessa molécula, então:

∆ H = 2   m o l   x   2.831 k J m o l = 5.662   k J

No O2 temos uma ligação O = O:

∆ H = 499   k J / m o l

Mas temos 7 mols de O2, então:

∆ H = 7   m o l   x   499 k J m o l = 3.493   k J

Pros produtos, agora.

Pra cada mol de CO2, temos que formar 2 ligações do tipo C = O:

∆ H = 2   x   745 = 1.490 k J m o l

Mas são 4 mols de CO2, então:

∆ H = 4   m o l s   x   1.490 k J m o l = 5960   k J

E cada mol de H2O tem 2 ligações H – O:

∆ H = 2   x   460 = 920 k J m o l

Pra 6 mols de H2O:

∆ H = 6   m o l s   x   920 k J m o l = 5.520   k J

Passo 5

Como energia pra quebrar ligação é positiva e energia de ligação formada é negativa, a variação de entalpia da reação é dada por:

∆ H = 5.662 + 3.493 - 5.960 - 5.520 = - 2.325   k J

E a segunda reação libera 2.325 kJ!

Resposta

∆ H I = - 119   k J

∆ H I I = - 2.325 k J

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