Escreva a equação química balanceada da fluoração completa do metano a tetrafluoro-metano. Use entalpias de ligação (Tabelas 4E.2 e 4E.3) para estimar a entalpia dessa reação. A reação correspondente com cloro é muito menos exotérmica. A que essa diferença pode ser atribuída?

Passo 1

Fala, galerinha universitária! Beleza?

Então, essa questão tá pedindo pra gente montar a reação química do CH4 com F2, resultando em CF4. Depois disso, vamos pegar as tabelas do livro pra ver as entalpias de formação e de quebra pra calcular a entalpia da reação (ΔH). Depois disso, fazemos a mesma coisa para a reação de CH4 com Cl2, que resulta em CCl4, e comparar seu ΔH com o da reação anterior.

Se seu ΔH for maior, ela é mais exotérmica e menos endotérmica.

Se seu ΔH for menor, ela é menos exotérmica e menos endotérmica.

Lembrando que:

Δ H   =   H p r o d u t o s   - H r e a g e n t e s

e que cada valor é multiplicado pelo seu número de mols.

Passo 2

Primeiro, camarada, vamos montar a equação:

F 2 + C H 4 →   H F + C F 4

C l 2 + C H 4 →   H C l +   C C l 4

Agora, vamos balanceá-la

Primeiro, na primeira reação, vemos que há 5 átomos de Flúor no produto, pra 2 de reagente. E também, há 1 átomo de Hidrogênio no produto, pra 4 de reagente. Isso se contorna, adicionando 4x de Flúor no reagente e 4x de Hidrogênio no produto.

O mesmo raciocínio vale para a reação com Cloro, substituindo o Flúor por Cloro:

4 F 2 +   C H 4 → 4 H F +   C F 4

4 C l 2 +   C H 4 → 4 H C l +   C C l 4

Isso já é parte da resposta. Uhul!!

Passo 3

Agora vamos ver nas tabelas os valores de entalpia de formação e de quebra de cada molécula!! Não posso mostrar aqui as tabelas, mas se vc ver no seu livro, vai achar os seguintes valores de ΔH:

Lembrando que ΔH = Hprodutos - Hreagentes e que cada valor é multiplicado pelo seu número de mols.

A conclusão que chegamos é que ela é menos exotérmica por ser mais pesado na tabela periódica. É a única explicação que podemos chegar, baseando na tabela.

Resposta

Reações nos passos da resolução. ΔHCF4 = 938 KJ/mol, ΔHCCl4 = 256 KJ/mol. A reação que gera o CCl4 é bem menos exotérmica por se tratar de um átomo mais pesado que o Flúor.