Exercícios Resolvidos de Força e Comprimento de Ligação

UFRJ – Lista de Exercícios de Química Geral – Teoria da Ligação. Professor Jean Eon (2007). Questão 03.

A glicose C H 2 O H C H O H 4 C H O é formada por fotossíntese a partir de C O 2 e água. Escreva o balanço da reação e calcule a entalpia da reação usando as energia de ligação abaixo:

Passo 1

Beleza, o enunciado tá nos dando um composto, a glicose, e tá dizendo que ela é formada a partir de C O 2 e água.

Ele quer que a gente monte a reação de formação da glicose e, a partir dela e das energias de ligação dadas, a gente calcule a entalpia da reação.

Pra isso a gente vai ter que ver quais ligações serão quebradas (absorvendo energia), quais serão formadas (liberando energia) e o balanço global de energia da reação.

Vamos começar pelo começo: reação de formação da glicose.

MOSTRAR SOLUÇÃO COMPLETA

Passo 2

Ele diz pra fazer a glicose a partir da água (H2O) e de CO2. Sem balancear:

C O 2 + H 2 O   → C H 2 O H [ C H O H ] 4 C H O

Caso a fórmula da glicose esteja confundinco você, olha aí o desenho da estrutura:

O “CH2(OH)” é esse carbono bem de baixo, ligado a 2 hidrogênios e um OH. De baixo pra cima a gente tem, então, 4 carbonos ligados a 1 hidrogênio e 1 OH e o último carbono tá ligado a 1 hidrogênio e 1 H. Repara que pra fechar as 4 ligações que cada carbono precisa ter e as duas ligações que cada oxigênio precisa ter, lá em cima a gente vai ter uma dupla entre C e O!

Passo 3

A reação não tá balanceada. Então vamos balancear!

A glicose tem 6 carbonos, então a gente vai precisar de seis moléculas de C O 2 pra formar uma de glicose:

6 C O 2 + H 2 O   → 1 C H 2 O H [ C H O H ] 4 C H O

Agora, do lado esquerdo da setinha temos 6 C e do lado direito também!

Vamos contar os hidrogênios: do lado direito temos 12 H, então vamos precisar de 6 moléculas de água (pra fechar 12 H no lado esquerdo também).

6 C O 2 + 6 H 2 O   → 1 C H 2 O H [ C H O H ] 4 C H O

Pra ver se ficou tudo ok, vamos conferir o número de oxigênios.

Do lado esquerdo a gente tem 12 O nos CO2 mais 6 O nos H2O. São 18 oxigênios.

Do lado direito: 6 oxigênios. Deu ruim!

O jeito é colocar mais uns oxigênios do lado direito, mas não na molécula de glicose!

6 C O 2 + 6 H 2 O   → 1 C H 2 O H [ C H O H ] 4 C H O + 6 O 2

Beleza, agora a gente tá com a reação balanceada. E faz sentido aquele oxigênio sendo produxido né? Afinal a gente tá falando de fotossístese: entre gas carbônico e água e sai glicose e oxigênio.

Passo 4

Hora de ver as ligações que estão sendo quebradas e as ligações que serão formadas.

Vamos ver os reagentes:

A gente vai ter que quebras todas essas ligações.

Então vamos quebrar 12 ligações C=O (2 ligações por molécula de CO2 x 6 moléculas) e 12 O-H (2 ligações por molécula de H2O x 6 moléculas).

Como as energias das ligações foram dadas no enunciado:

C = O : 745   k J / m o l           e           O - H : 460   k J / m o l

A energia gasta pra quebrar todas essas ligações vai ser:

∆ H = 12   x   745 + 12   x   460 = 14.460   k J / m o l

Passo 5

E agora vamos ver as ligações que serão formadas nos produtos:

Na glicose a gente tem 7 ligações C-H, 5 ligações C-O, 1 ligação C=O, 5 ligações O-H e 5 ligações C-C.

Para o gás oxigênios, temos 6 vezes a ligação O=O (1 ligação por molécula x 6 moléculas).

Com os dados do enunciado:

A energia liberada pelo sistema ao formar os produtos é equivalente a:

∆ H = 7   x   414 + 5   x   351 + 1   x   745 + 5   x   460 + 5   x   347 + 6   x   499

∆ H = 12.427   k J / m o l

Passo 6

Agora a gente tem que lembrar que quando o sistema absorve energia, essa energia é positiva.

Quando o sistema libera energia, essa energia é negativa.

Por isso, a entalpia total da reação vai ser a energia que tivemos que dar ao sistema – (menos) a que ele nos deu:

∆ H = 14460 - 12427 = 2.033   k J / m o l

E essa unidade aí “kJ/mol”... Essa energia que calculamos é a quantidade de entalpia envolvida na reação de formação de 1 mol de glicose, por isso a gente fala 2.033 kJ por mol ou 2.033 kJ por mol de glicose.

E como o nosso resultado foi positivo, essa energia vai ser absorvida pelo sistema.

O que faz sentido, né? Afinal a gente sabe que a fotossíntese só acontece com a energia do sol.

Resposta

6 C O 2 + 6 H 2 O   → C H 2 O H [ C H O H ] 4 C H O + 6 O 2

∆ H = 2.033 kJ por mol de glicose produzida

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