quinta-feira, 23 de fevereiro de 2017

TERMOOUÍMICA - 25

25) Dadas as energias de ligação:

(C – H) = 98,8 kcal/mol;

(Cl – Cl) = 58,0 kcal/mol;

(C – Cl) = 78,5 kcal/mol;

(H – Cl) = 103,2 kcal/mol,

A variação de entalpia ou energia do processo é:

CH4(g) + Cl2(g) => CH3Cl(g) + HCl(g)

Uma reação ocorre quando os reagentes são destruídos, ou seja suas ligações são rompidas total ou parcialmente e para isto absorvem energia, formando uma etapa intermediária, chamada de complexo ativado, criando a possibilidade de formar novas ligações, novas substâncias e quando isto ocorre libera energia.

Precisamos fazer um balanço para verificar se a reação mais absorve ou mais libera energia.

Reagentes => absorvem energia e vamos representar esta energia com sinal positivo.

No caso do metano [CH4(g)] apenas “uma ligação C-H será rompida, pois se observares nos produtos teremos o radical metila (
– CH3 ) ligado a um átomo de cloro.

(C – H) => rompe 1 mol de ligações ao absorver 98,8 kcal

O gás cloro (Cl2(g)) romperá sua ligação para depois formar outro tipo de combinação.

Cl – Cl => rompe 1 mol de ligações ao absorver 58 kcal..

Produto => libera energia ao se formar e vamos representar esta energia com sinal negativo.

Os produtos formados são:

CH3Cl => nesta formação ocorre liberação de 78,5kcal pois formará apenas uma ligação entre o cloro e o carbono, as outras ligações (C-H) já existiam antes.

HCl => nesta formação ocorre liberação de 103,2kcal

A variação de energia será a soma das energia absorvidas pelos reagentes mais a soma das energia liberadas pelo produto.


∆H = (98,8 + 58) + (-78,5 - 103,2) 

∆H = -24,9 kcal

TERMOQUÍMICA - 24

24) Conhecendo-se as seguintes energias de ligação, no estado gasoso:

H – H .......... 104 kcal/mol

Cl – Cl ......... 58 kcal/mol

H – Cl .......... 103 kcal/mol

Concluímos que a entalpia da reação:

H2(g) + Cl2(g) => 2HCl(g) será igual a:

Uma reação ocorre quando os reagentes são destruídos, ou seja suas ligações são rompidas e para isto absorvem energia, formando uma etapa intermediária, chamada de complexo ativado, criando a possibilidade de formar novas ligações, novas substâncias e quando isto ocorre libera energia.

Precisamos fazer um balanço para verificar se a reação mais absorve ou mais libera energia.

Reagentes => absorverá energia e vamos representar esta energia com sinal positivo.

H – H => rompe 1 mol de ligações ao absorver 104 kcal

Cl – Cl => rompe 1mol de ligações ao absorver 58 kcal

Produto => libera energia ao se formar e vamos representar esta energia com sinal negativo.

O cloreto de hidrogênio(ácido clorídrico)tem uma ligação do tipo H – Cl, logo a energia liberada deve ser multiplicada por dois, pois ocorre a formação de dois mols => ao formar ligação libera (2 . 03) = 206 kcal

A variação de energia será a soma das energia absorvidas pelos reagentes menos a soma das energia liberadas pelo produto.

Delta H = (104 + 58) - (206)

Delta H = - 44kcal

Logo, nesta reação haverá liberação de 44quilocalorias.

TERMOQUÍMICA - 23

23) Considerando as seguintes energias de ligação em kcal/mol:

C – C l ................. 81

C – O .................. 86

C – H................... 99

H – O................. 110

C = O ................ 178

Qual dos compostos, metano, metanol ou tetracloreto de carbono requer maior energia para se dissociar completamente em átomos, quando aquecermos 1 mol do mesmo, no estado gasoso?

O objetivo é verificar quanta energia será necessária para decompor estas moléculas em seus átomos constituintes.

Energia de ligação: é a energia necessária para romper um mol de ligações de uma substância quando no estado gasoso.

Metano = CH4(g) => observe que o carbono esta ligado a quatro hidrogênios, então teremos que romper quatro ligações do tipo C-H.

Energia envolvida = (4 . 99) = 396kcal/mol

Metanol = CH- OH(g) => observe que o carbono esta ligado a três hidrogênios e a um oxigênio e este oxigênio esta ligado a um hidrogênio, então teremos que romper três ligações do tipo C - H, uma do tipo C - O e uma do tipo H - O.

Energia envolvida = (3 . 99) + (1 . 86) + (1 . 110) = 493kcal/mol

Tetracloreto de carbono = CCl4(g) => observe que o carbono esta ligado a quatro cloros, então teremos que romper quatro ligações do tipo C - Cl.

Energia envolvida = (4 . 81) = 324kcal/mol

Resposta: a decomposição de moléculas do metanol em seus átomos constituintes necessita de mais energia.

Reação de decomposição

CH3-OH(g) => 1C(s) + 4H(g) + 1O(g)

TERMOQUÍMICA - 22

22) A e B são compostos de mesma fórmula molecular C2H6O, sendo um deles o álcool etílico e o outro o éter dimetílico. Utilizando os valores de energia de ligação, identifique A e B, explicando o raciocínio usado.

Energia média de ligação (kJ/mol)


O – H .......................... 464


C – C .......................... 350


C – H .......................... 415


C – O .......................... 360


     Calor de combustão, no estado gasoso:


A: 1 410 kJ/mol


B: 1454 kJ/mol


Resposta: são isômeros com mesma fórmula molecular e diferente fórmula estrutural, precisamos destas fórmulas.


Álcool etílico: CH3 – CH2 – OH 


Observe que temos 5 ligações do tipo C–H, uma ligação do tipo C–O, uma ligação do tipo O–H e uma ligação do tipo C–C.

Fazendo uma balanço de energia teremos:


(5 . 415) + (1 . 360) + (1 . 464) + (1 . 350) = 3249 kJ, e
sta é a energia necessária para romper todas as ligações das moléculas que vão reagir na combustão.

Éter dimetilico: CH3 – O – CH3


Observe que temos 6 ligações do tipo C - H e duas do tipo C–O.

Fazendo uma balanço de energia teremos:


(6 . 415) + (2 . 360) = 3210 kJ, esta é a energia necessária para romper todas as ligações das moléculas que vão reagir na combustão.


Quanto mais energia uma substância gasta para romper suas ligações menos a reação vai liberar, logo neste caso quem libera menos na queima é o álcool, logo será a substância A e B o éter.

sexta-feira, 10 de fevereiro de 2017

TERMOQUÍMICA - 21

21) Nas condições ambientes, as entalpias de formação (em kJ/mol) do CH4, CO2, H2O e O2 são respectivamente, – 75, – 394, – 286 e zero. 
Nessas condições, o calor liberado na combustão de 1mol de metano é, aproximadamente:

Equação de combustão do metano:    CH4(g) + 2O2(g) => CO2(g) + 2H2O(g)

Entalpia de formação: é a energia envolvida na formação de um mol de um produto onde os reagentes são substâncias puras simples que o constituem, logo o metano, o gás carbônico e a água são produtos da reação.


Balanço energético: para calcular o calor de combustão do metano a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de combustão e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações de formação para que no final reagente seja reagente e produto seja produto.

O metano esta como reagente na reação de combustão, mas na de formação ele aparece como produto, logo precisamos inverter esta equação e com consequência o valor da energia envolvida (+75kJ).

O gás carbônico esta como produto na reação de combustão e na de formação ele aparece também como produto, sendo as quantidades iguais, um mol, logo o valor de energia fica o mesmo (–394kJ).

A água esta como produto na reação de combustão, mas formando 2mols, na de formação ela aparece como produto, mas formando 1mol, precisamos multiplicar o valor de sua energia por 2 (–286 . 2 = –572kJ).

O calor de combustão de um mol metano será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

∆H = (+75) + (-394) + (-572) = - 891kJ

TERMOQUÍMICA - 20

20) Conhecendo as reações:

CH4(g) + 2O2(g) => CO2(g) + 2H2O(g)                      ∆H = – 212 kcal

C(s) + 1/2O2(g) => CO(g)                                            ∆H = – 94 kcal

H2(g) + 1/2O2(g) => H2O(l)                                         ∆H = – 68 kcal

A entalpia de formação do gás metano será igual a:

C(s) + 2H2(g) => CH4(g)

Balanço energético: para calcular o calor de formação do metano a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de formação, de combustão e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações de formação e combustão para que no final reagente seja reagente e produto seja produto e em quantidades iguais a equação solicitada.

O metano esta como reagente na reação intermediária de combustão, mas na de formação ele aparece como produto, logo precisamos inverter esta equação, mas a quantidade de um mol é igual, logo como consequência o valor da energia envolvida será também invertido (+212kcal).

O carbono esta como reagente na reação intermediária de combustão e na de formação do gás metano ele aparece também como reagente, sendo as quantidades iguais, um mol, logo o valor de energia fica o mesmo (– 94kcal).

O gás hidrogênio esta como reagente na reação intermediária de combustão e quantidade de 1mol, na de formação ela aparece como reagente, com quantidade igual a 2mols, precisamos multiplicar o valor de sua energia por 2 (– 68 x 2 = –136kcal).

O calor de formação de um mol do gás metano será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

+212 + (– 94) + ( –136) = – 18quilocalorias


Variação de energia (∆H) = –18kcal

quinta-feira, 9 de fevereiro de 2017

TERMOQUÍMICA - 19

19) São dadas as reações:

C(s) + 2H2(g) => CH4(g) ................... ∆H = – 20,3 kcal

H2(g) + Cl2(g) => 2HCl(g) ................. ∆H = – 22,0 kcal

C(s) + 2Cl2(g) => CCl4(l) .................  ∆H = – 33,3 kcal

Essas equações podem ser empregadas na determinação da variação de entalpia da reação:

CH4(g) + 4Cl2(g) => CCl4(l) + 4HCl(g) ..............  ∆H = ?

Balanço energético: para calcular a variação de energia envolvida na cloração do gás metano a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de formação e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações de formação para que no final reagente seja reagente e produto seja produto e em quantidades iguais a equação de cloração solicitada.

O metano(CH4) esta como produto na reação intermediária de formação de um mol, na de cloração ele aparece como reagente e um mol, logo precisamos inverter esta equação, mas a quantidade de um mol é igual, logo como consequência o valor da energia envolvida será também invertido (+20,3kcal).

O gás cloro (Cl2) aparece na reação de cloração se repete em duas reações intemediárias, logo não precisamos analisar.

O tetracloreto de carbono (CCl4) esta como produto na reação intermediária de formação e na de cloração do gás metano ele aparece também como produto, sendo as quantidades iguais, um mol, logo o valor de energia fica o mesmo (– 33,0kcal).

O gás clorídrico (HCl) esta como produto na reação intermediária de formação e quantidade de 1mol, na de cloração ela aparece como produto, com quantidade igual a 4mols, precisamos multiplicar o valor de sua energia por 4 (– 22 x 4 = – 88kcal).

O calor envolvido na cloração de um mol do gás metano será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

+20,3 + ( –33) + ( –88) = – 100,7 quilocalorias


Variação de energia(∆H) = – 100,7 kcal

segunda-feira, 6 de fevereiro de 2017

TERMOQUÍMICA - 18

18) Calcula-se que na reação: C(diamante) + O2(g) => CO2(g) a variação de entalpia, em kJ/mol, vale

Dadas as reações intermediárias abaixo:

C(grafita) => C(diamante)              ∆H = + 1,9 kJ/mol

C(grafita) + O2(g) => CO2(g)       ∆H = – 393,5 kJ/mol

Observe que na equação onde queremos calcular a variação de entalpia o carbono diamante esta como reagente e na equação dada esta como produto, logo teremos que inverter esta equaçãoe como consequência o sinal da variação de entalpia.

A variação de entalpia será igual a –1,9kJ/mol.

O dióxido de carbono na equação onde queremos determinar a variação de entalpia esta sendo produzido e na equação dada também, logo o valor e o sinal da variação de entalpia não muda.

A variação de entalpia será igual a –393,5kJ/mol.

Balanço energético ou variação de entalpia de uma reação se refere a soma das energias, absorvidas e liberadas, envolvidas nas reações intermediárias.

Variação de entalpia(∆H) = –1,9 + (–393,5) = – 395,4kJ/mol

TERMOQUÍMICA - 17

17) Dadas as entalpias de formação das substâncias abaixo:

Al2O3(s) ........... –1670

MgO(s) ............. – 604

Calcular a variação da entalpia da reação representada por:

3MgO(s) + 2Al(s) => 3Mg(s) + Al2O3(s)

Entalpia de formação: é a energia envolvida na formação de um mol de um produto apenas, onde os reagentes são substâncias puras simples no seu estado alotrópico mais estável, que constituem o produto.

As duas substâncias fornecidas e suas entalpias representam a equação de formação, logo elas serão produtos nestas equações e quantidades iguais a um mol.

Se examinarmos a reação cuja variação de entalpia é solicitada o MgO tem que ser reagente e quantidade igual a 3 mols, como na de formação ele esta 1 mol como produto precisamos inverter o sinal da variação de entalpia e multiplicar por 3.
E o Al2O3 tem que estar como produto e quantidade igual a 1 mol, igual ao equação de formação, logo o sinal da sua entalpia e a quantidade não precisa mudar.

A variação de entalpia da reação desejada é o balanço energético das duas reações dadas, ou seja somamos a variação do MgO com sinal positivo e multiplicada por três com a variação do Al2O3 com sinal negativo e teremos.

∆H = 1812 + ( –1670) = 142 kJ

quarta-feira, 1 de fevereiro de 2017

TERMOQUÍMICA - 16

16) Calcular a variação de entalpia da reação:

2 H2S(g)  +  1O2(g) => 2S(s)  +  2H2O(l)

Dadas as reações com sua variações de entalpia

2H2S(g)  +  3O2(g) => 2SO2(g)  +  2H2O(l)                         ∆H = -1124 kJ

3S(s)  +  2H2O(l) => 2H2S(s)  +  SO2(g)                               ∆H = +233 kJ

Precisamos achar um artifício matemático (inversão, multiplicação ou divisão) para ao somar as reações dar como resultado a reação que temos por objetivo calcular o ∆H.

O detalhe desta questão é que vai dar valores dos coeficientes múltiplos dos coeficientes solicitados, logo no final teremos que dividir o delta H encontrado por este múltiplo.

Reescrevendo a primeira, invertendo a segunda multiplicada por dois e
depois dividindo por 3 teremos a reação solicitada, veja abaixo.

2 H2S(g)  +  3 O2(g) =>2 SO2(g)  +  2 H2O(l)                            ∆H = -1124 kJ

 2 . 2 H2S(s)  + 2 . 1 SO2(g) => 2 . 3 S(s)  +  2 . 2 H2O(l)     ∆H = - (2 . 233) kJ = - 466 kJ

Somando elas teremos

6 H2S(g)  +  3 O2(g) => 6 S(s)  +  6 H2O(l)                         ∆H = - 1590 kJ

Os dióxidos de enxofre se anularam!

Dividindo por 3 teremos

2 H2S(g)  +  1O2(g) => 2S(s)  +  2H2O(l)                            ∆H = - 1590 / 3 = - 530 kJ

TERMOQUÍMICA - 15

15)  Dados:

I. Calor de combustão do etanol é – 327,6 kcal

II. Calor de formação da água é – 68,3 kcal

III. Calor de formação do dióxido de carbono é – 94 kcal

Qual o calor de formação do etanol?

Calor de formação do etanol: é a energia envolvida na formação de um mol de etanol partindo dos seguintes reagentes: carbono (C), hidrogênio(H2) e oxigênio(O2) como subtâncias puras simples mais estáveis.

As equações acima podem ser empregadas na determinação da variação de entalpia da reação:

2C(s)+ 3H2(g)+ 1/2O2(g)=> CH3CH2OH             
∆H = ?

Balanço energético: para calcular a variação de energia envolvida na formação do etanol a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de formação e combustão e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações de formação e combustão para que no final reagente seja reagente e produto seja produto e em quantidades iguais a equação solicitada.

O etanol(CH3CH2OH ) esta como reagente na reação intermediária de combustão de um mol, na de formação ele aparece como produto e um mol, logo precisamos inverter esta equação, mas a quantidade de um mol é igual, logo como consequência o valor da energia envolvida será também invertido (+327,6kcal).

O gás hidrogênio(H2) aparece na reação de formação da água como reagente e um mol, na de formação do etanol aparece também como reagente mas 3 mols, logo precisamos multiplicar o valor da energia por 3 (
– 68,3 x 3).

O gás oxigênio se repete em todas as reações logo não deve ser analisado.

O carbono(C) esta como reagente na reação intermediária de formação do dióxido de carbono e um mol, na de formação do etanol ele aparece também como reagente mas 2 mols, logo o valor de energia deve ser multiplicado por 2 ( 
94 x 2kcal).

A energia envolvida na formação de um mol do etanol será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

+327,6 + ( –204,9) + ( –188) = –65,3kcal

Variação de energia(
∆H) = –65,3 kcal

TERMOQUÍMICA - 14

14) Determine o calor de formação do HCl(g) em kJ/mol, a partir dos dados abaixo fornecidos:

Obs.: Os dados abaixo foram determinados a 25°C.

1/2N2(g) + 3/2H2(g) => NH3(g) ............................. ∆H = -46,1kJ/mol

1/2N2(g) + 2H2(g) + 1/2Cl2(g) => NH4Cl(s) .............. 
∆H = -314,1kJ/mol

NH3(g) + HCl(g) => NH4Cl(s) ................................. 
∆H = -176,4kJ/mol

Calcular o calor de formação do ácido clorídrico (HCl).

Balanço energético: para calcular o calor de formação do ácido clorídrico a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de formação e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das equações intermediárias para que no final reagente seja reagente e produto seja produto e em quantidades iguais a equação solicitada.

Reação de formação: 1/2H2(g) + 1/2Cl2(g) => 1HCl(g)

O ácido clorídrico esta como reagente na reação intermediária, mas na de formação ele aparece como produto, logo precisamos inverter esta equação, precisamos da quantidade de um mol e aparece na intermediária com um mol, logo precisamos apenas inverter o valor de energia. 
O valor da energia envolvida será (+176kJ/mol).

O cloro esta como reagente na reação intermediária e na de formação do ácido clorídrico e as quantidades também são iguais, logo o valor da energia envolvida ficará igual (-314,4kJ/mol)

O gás hidrogênio esta como reagente nas duas reações intermediárias, mas a quantidade necessária é igual a meio mol, que será a diferença entre 2 mols e 3/2 de mol, precisamos inverter a equação de formação da amônia para poder fazer a diferença. 
A energia envolvida será igual a (+46,1kJ/mol).

O calor de formação de um mol do ácido clorídrico será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

+176 + (+46,1) + ( –324,4) = –92,3kJ/mol


Variação de energia (∆H) = –92,3kJ/mol

domingo, 29 de janeiro de 2017

TERMOQUÍMICA - 13

13) São das as equações termoquímicas a 25°C e 1atm

I) 2C2H2(g) + 5O2(g) => 4CO2(g) + 2H2O(l)                     
∆H = – 2602 kJ

II) 2C2H6(g) + 7O2(g) => 4CO2(g) + 6H2O(l)                   
∆H = – 3124 kJ

III) H2(g) + 1/2O2(g) => H2O(l)                                                
∆H = – 286 kJ

Aplique a lei de Hess para a determinação  da variação de entalpia(
∆H) da reação de hidrogenação do acetileno, de acordo com a equação:


C2H2(g) + 2H2(g) => C2H6(g)

Balanço energético: para calcular o calor de hidrogenação do acetileno a partir de reações intermediárias precisamos analisar se as substâncias são produtos ou reagentes na equação de hidrogenação e em qual quantidade participam da reação, após acertamos as substâncias das três equações de combustão para que no final reagente seja reagente e produto seja produto e em quantidades iguais a equação solicitada.

O gás acetileno esta como reagente na reação intermediária de combustão e na de hidrogenação ele aparece como reagente também, mas a quantidade de dois mols que aparece na equação de combustão deve ser convertida para um mol e para isto vamos dividir as quantidades por dois, como consequência o valor da energia envolvida será também dividido por dois (–2602/2) = –1301

O gás hidrogênio esta como reagente na reação intermediária de combustão e quantidade de 1mol, na de hidrogenação ele aparece como reagente, com quantidade igual a 2mols, precisamos multiplicar o valor de sua energia por dois (– 286 x 2) = – 572.

O gás etano (
C2H6) aparece como produto da equação de hidrogenação e na quantidade de um mol, na intermediária de combustão aparece como reagente mas quantidade igual a dois mols, logo precisamos trocar o sinal dividir por dois a energia envolvida ne combustão.

Energia envolvida: (+3124/2) = +1562 

O calor de hidrogenação de um mol do gás acetileno será a soma das energias envolvidas nas etapas intermediárias.

Energia envolvida = –1301 + (– 572) + ( +1562)

Variação de energia(
∆H) = –311kJ

TERMOQUÍMICA - 12

12) Conhecendo os calores de formação da glicose (302kcal/mol), do gás carbônico (94kcal/mol) e do álcool (66 kcal/mol), podemos afirmar que a fermentação ocorre com liberação ou absorção de quanto de energia?
Dado: a fermentação da glicose (
C6H12O6) produz etanol e gás carbônico.

Calor de formação é a energia liberada ou absorvida na formação de um mol da substância, tendo como reagentes substâncias puras simples no seu estado padrão mais estável.

1. 6C + 6H2 + 3O2 ==>1C6H12O6        ∆Ho = 302kcal/mol

2. 2C + 3H2 + 1/2O2 ==>1C2H5OH     ∆Ho = 66 kcal/mol

3. C  +  O2 ==>1CO2                           ∆Ho = 94kcal/mol

A equação para determinar a variação de energia do processo de fermentação é:

C6H12O6 ==> 2C2H5OH + 2CO2

1. precisamos de um mol de glicose como reagente, logo vamos inverter a primeira equação,  pois a glicose esta como produto.

2. precisamos de 2 mols de álcool como produto, logo vamos multiplicar a equação 2 por dois, já que aparece somente um mol.

3. precisamos de dois mols de gás carbônico como produto, logo vamos multiplicar a equação 3 por dois.

∆Ho final = +302 + (66 . 2) + ( 94 . 2) = 18kcal/mol

TERMOQUÍMICA - 11

11) O selênio é um elemento que exibe alotropia, isto é, pode ser encontrado em mais de uma forma sólida diferente. A forma mais estável é o selênio cinza, mas esse elemento também pode ser encontrado como selênio α e como selênio vítreo. Sabendo que a entalpia de formação do selênio α é de 6,7 kJ/mol e que a entalpia de formação do óxido de selênio gasoso é de 53,4 kJ/mol, a entalpia da reação: 

2Se (s,α) + O2 (g) → 2 SeO (g) será:

RESOLUÇÃO

A entalpia de formação é definida como energia envolvida na produção de 1 mol de uma substância, partindo de substância puras simples mais estáveis como reagentes.
O selênio α será produto e na reação a ser determinada a entalpia ele aparece como 2 mols de reagente, logo vamos precisar inverter o sinal da sua entalpia de formação e multiplicar por 2.
O óxido de selênio será produto e na reação a ser determinada a entalpia ele aparece como produto, mas precisamos de 2 mols, logo vamos multiplicar por 2 a sua entalpia de formação.

A entalpia da reação final será a soma das entalpias das reações intermediárias considerando as alterações feitas nos seus valores.


∆H = [- 6,7 .2] + [2 .53,4] =  93,4 kJ