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Cálculo da variação da entalpia

O cálculo da variação da entalpia de uma reação química é realizado pela subtração da entalpia dos produtos pela entalpia dos reagentes.

O cálculo da variação da entalpia (ΔH) é um procedimento matemático que utiliza as entalpias de cada um dos participantes de uma reação química para determinar a quantidade de energia que foi absorvida ou liberada por um processo químico qualquer.

Considere a equação abaixo:

A + B → C + D

Para realizar o cálculo da variação da entalpia dessa reação, é necessário conhecer as entalpias de cada um dos participantes (reagentes e produtos):

 

  • HA = Entalpia da substância A

  • HB = Entalpia da substância B

  • HC = Entalpia da substância C

  • HD = Entalpia da substância D

Tendo conhecimento sobre a entalpia de cada um dos participantes da reação, basta utilizar os valores na expressão matemática de subtração que representa a variação da entalpia, que é:

ΔH = Hp – Hr

Para essa reação, temos que:

  • Hp = Soma da entalpia dos produtos.

No caso da reação representada no Hp, temos a soma das entalpias dos produtos C e D, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo:

Hp = c.HC + d.HD

  • Hr = Soma da entalpia dos reagentes.

No caso da reação representada no Hr, temos a soma das entalpias dos reagentes A e B, sempre respeitando as quantidades estequiométricas, logo:

Hr = a.HA + b.HD

Vamos ver agora alguns exemplos de cálculo da variação da entalpia de reações:

Exemplo 1: (FePeCS-DF) O metanol é um líquido, inflamável e perigoso, que apresenta efeito tóxico no sistema nervoso, particularmente no nervo óptico. Essa substância pode ser preparada através da hidrogenação controlada do monóxido de carbono, em uma reação que se processa sob pressão e em presença de um catalisador metálico. Com base na tabela de calores-padrão de formação a seguir, calcule a variação da entalpia do processo.

CO + H2 → CH3OH

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

HCO = -110 kJ/mol

HCH3OH = -726 kJ/mol

ΔH = ?

Primeiro passo: Analisar se a equação está ou não balanceada.

A equação da reação em questão não está balanceada, já que temos dois hidrogênios no reagente e quatro no produto. Por isso, devemos colocar o coeficiente 2 na frente da fórmula do H2 para igualar a quantidade de hidrogênios.

CO + 2 H2 → CH3OH

Segundo passo: Calcular a entalpia dos reagentes (Hr):

Os reagentes dessa reação são o CO e o H2 (que apresenta entalpia zero por ser uma substância simples mais estável). Assim sendo, temos que:

Hr = a.HCO + b.HH2

Hr = 1. (-110) + 2.0

Hr = -110 kJ.

Terceiro passo: Calcular a entalpia do produto:

O produto dessa reação é o CH3OH apenas. Logo:

Hp = a.HCH3O

Hp = 1. (-726)

Hp = -726 kJ.

Quarto passo: Por fim, basta aplicar o Hp e o Hr encontrados na fórmula para calcular a variação da entalpia:

ΔH = Hp – Hr

ΔH = -726 - (-110)

ΔH = - 616 kJ/mol

Exemplo 2: (UEL) A sacarose é um alimento importante para o ser humano. O metabolismo dos açúcares envolve reações que são as fontes de energia para que a célula possa realizar os trabalhos mecânico, elétrico e químico. O metabolismo de açúcares durante a respiração é representado pela reação de combustão:

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C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l)

Dados: HC12H22O11 = −2222 kJ/mol; CO2 = −394 kJ/mol; H2O = −286 kJ/mol

Qual é a variação da entalpia para essa reação?

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

HC12H22O11 = −2222 kJ/mol

HCO2 = -394 kJ/mol

HH2O = -286 kJ/mol

ΔH = ?

Primeiro passo: Analisar se a equação está ou não balanceada.

A equação da reação em questão está balanceada, logo, os participantes apresentam, respectivamente, os coeficientes 1, 12, 12 e 11.

1 C12H22O11(s) + 12O2(g) → 12CO2(g) + 11H2O(l)

Segundo passo: Calcular a entalpia dos reagentes (Hr):

Os reagentes dessa reação são o C12H22O11(s) e o O2 (que apresenta entalpia zero por ser uma substância simples mais estável). Logo, temos que:

Hr = a.HC12H22O11 + b.HO2

Hr = 1. (-2222) + 12.0

Hr = - 2222 kJ.

Terceiro passo: Calcular a entalpia do produto:

Os produtos dessa reação são CO2 e H2O. Assim, o Hp será escrito assim:

Hp = c.HCO2 + d.HH2O

Hp = 12. (-394) + 11.(-286)

Hp = -4728 – 3146.

Hp = -7874 kJ

Quarto passo: Por fim, basta aplicar o Hp e o Hr encontrados na fórmula para calcular a variação da entalpia:

ΔH = Hp – Hr

ΔH = - 3146 - (-2222)

ΔH = - 7874 + 2222) kJ/mol

ΔH = - 7874 + 2222 kJ/mol

ΔH = - 5652 kJ/mol

Exemplo 3: (Unimontes-MG) O carbeto de tungstênio (WC) reage com excesso de oxigênio, como mostra a equação a seguir, com o respectivo valor de variação de entalpia (ΔH) da reação, a 300 K.

WC(s) + 5/2O2(g) → CO2(g) + WO3(g)

ΔH = -1196 kJ/mol

A partir dos ΔHs dos participantes CO2 e WO3, a 300 K, que são -393,5 kJ e -837,5 kJ, respectivamente, calcule o valor da entalpia de formação (ΔHf) do WC.

Resolução:

Dados fornecidos pelo exercício:

HWC = ?

HCO2 = -393,5 kJ/mol

HWO3 = -837,5 kJ/mol

ΔH = -1196 kJ/mol

Primeiro passo: Analisar se a equação está ou não balanceada.

A equação da reação em questão está balanceada, logo, os participantes apresentam o coeficiente 1, com exceção do O2, que é 5/2.

1 WC(s) + 5/2O2(g)→ 1 CO2(g) + 1 WO3(g)

Segundo passo: Calcular a entalpia dos reagentes (Hr):

Como um dos reagentes da reação terá sua entalpia calculada e o O2 apresenta entalpia zero por ser uma substância simples mais estável, temos que:

Hr = a.HWC + b.HO2

Hr = 1. HWC+ 5/2.0

Hr = HWC kJ.

Terceiro passo: Calcular a entalpia do produto:

Os produtos dessa reação são WO3 e CO2, assim, o Hp será escrito assim:

Hp = c.HCO2 + d.HWO3

Hp = 1.(-393,5) + 1.(-837,5)

Hp = - 393,5 – 837,5

Hp = -1231 kJ

Quarto passo: Por fim, basta aplicar o Hp e o Hr encontrados na fórmula para calcular a entalpia do WC:

ΔH = Hp – H

-1196 = -1231 - HWC

HWC = -1231 +1196

HWC = - 35 kJ/mol

A variação da entalpia segue dos reagentes para os produtos
A variação da entalpia segue dos reagentes para os produtos
Publicado por: Diogo Lopes Dias
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Lista de Exercícios

Questão 1

Veja a entalpia-padrão de formação, em KJ.mol-1 e a 25°C, de algumas substâncias:

CH4(g) -74,8

CHCl3(l) - 134,5

HCl(g) - 92,3

Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual será o valor da variação da entalpia do processo?

CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(l) + 3HCl(g)

a) -115,9 KJ.mol-1

b) 186,3 KJ.mol-1

c) -376,2 KJ.mol-1

d) -336,6 KJ.mol-1

e) 148,5 KJ.mol-1

Questão 2

(UERJ) O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado de aluminotermia, conforme mostra a equação química:

8 Al(s) + 3 Mn3O4(s) → 4 Al2O3(s) + 9Mn(s)

Observe a tabela:

Segundo a equação acima, para a obtenção do Mn(s), a variação de entalpia, na temperatura de 298 K, em KJ, é de:

a) -282,5

b) -2515,3

c) -3053,1

d) -10827,1

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