Exercícios sobre energia de ligação
Estes exercícios sobre energia de ligação abordam o cálculo do ΔH de uma reação por meio dos valores das energias de ligação entre os átomos.
(Mackenzie-SP) O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, dessa forma, é um gás altamente inflamável. Abaixo está representada a equação química de combustão completa do gás propano.
Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão.
Assim, a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano é igual a
a) – 1670 kJ.
b) – 6490 kJ.
c) + 1670 kJ.
d) – 4160 kJ.
e) + 4160 kJ.
(UFRGS) A reação de cloração do metano, em presença de luz, é mostrada abaixo.
Considere os dados de energia das ligações abaixo?
A energia da ligação C-Cl, no composto CH3Cl, é:
a) 33 kcal.mol–1.
b) 56 kcal.mol–1.
c) 60 kcal.mol–1.
d) 80 kcal.mol–1.
e) 85 kcal.mol–1.
A amônia (NH3) é uma substância muito utilizada na fabricação de fertilizantes e produtos de limpeza. Uma forma de produzi-la é por meio da síntese de Haber-Bosch, que ocorre em alta temperatura e pressão. Abaixo temos a equação que representa essa síntese:
Veja o valor das energias de ligação entre os átomos:
Determine a entalpia de formação de 1 mol de amônia.
a) –78 kJ/mol.
b) –44 kJ/mol.
c) +54 kJ/mol.
d) +98 kJ/mol.
e) +60 kJ/mol.
O óxido nítrico é produzido por células endoteliais, como as que formam a camada mais interna dos vasos sanguíneos. Ele promove o relaxamento do músculo liso da parede do vaso, fazendo com que este se dilate, aumentando o fluxo sanguíneo e diminuindo a pressão arterial. Laboratorialmente, uma forma de produzir o óxido nítrico é por meio da reação (cujo ΔH = + 90 kJ.mol–1) entre os gases nitrogênio e oxigênio, representada abaixo:
Se as energias de ligação entre os átomos N≡N e O=O valem, respectivamente, 950 kJ.mol–1 e 500 kJ.mol–1, qual é o valor da energia de ligação entre os átomos de nitrogênio e oxigênio no óxido nítrico?
a) 735 kJ.mol–1.
b) 680 kJ.mol–1.
c) 536 kJ.mol–1.
d) 537 kJ.mol–1.
e) 356 kJ.mol–1.
Letra a). Com os valores de energia fornecidos pelo exercício, devemos fazer o seguinte para resolver a questão:
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 2.(C-C) + 8. (C-H) + 5. (O=O)
Hreagentes = 2.(348) + 8.(413) + 5.(498)
Hreagentes = 696 + 3304 +2490
Hreagentes = 6490 KJ.mol-1
OBS.: Nos reagentes, a energia é sempre absorvida, logo, o valor dela nos reagenetes é sempre positivo.
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 6.(C=O) + 8. (O-H)
Hprodutos = 6.(744) + 8.(462)
Hprodutos = 4464 + 3696
Hprodutos = 8160 KJ.mol-1
OBS.: Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o valor dela nos produtos é sempre negativo:
Hprodutos = - 8160 KJ.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
ΔH= - 8160 + 6490
ΔH= - 1670 KJ.mol-1
Letra e). Com os valores de energia de ligação e o ΔH fornecidos pelo exercício, devemos fazer o seguinte para resolver a questão:
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 4.(C-H) + 1. (Cl-Cl)
Hreagentes = 4.(105) + 1.(58)
Hreagentes = 420 + 58
Hreagentes = 478 Kcal.mol-1
OBS.: Nos reagentes, a energia é sempre absorvida, logo, o valor dela nos reagenetes é sempre positivo.
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 3.(C-H) + 1.(C-Cl) + 1.(H-Cl)
Hprodutos = 3.(105) + 1.(C-Cl) + 1.(103)
Hprodutos = 315 + (C-Cl) + 103
Hprodutos = [418 + C-Cl)] Kcal.mol-1
OBS.: Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o valor dela nos produtos é sempre negativo:
Hprodutos = - [418 + C-Cl)] Kcal.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos, bem como o valor fornecido para o ΔH, na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
- 25= - [418 + C-Cl)] + 478
- 25 = - 418 - (C-Cl) + 478
(C-Cl) = - 418 + 478 + 25
ΔH= + 85 Kcal.mol-1
Leta b). Com os valores de energia fornecidos pelo exercício, devemos fazer o seguinte para resolver a questão:
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hreagentes = 1.(N≡N) + 3. (H-H)
Hreagentes = 1.(944) + 3.(436)
Hreagentes = 944 + 1308
Hreagentes = 2252 KJ.mol-1
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos. Para isso, devemos multiplicar o valor da energia da ligação entre os átomos envolvidos pelo coeficiente estequiométrico na equação e pelo número de vezes que ela se repete na estrutura. Por fim, basta somar os valores.
Hprodutos = 6.(N-H)
Hprodutos = 6.(390)
Hprodutos = 2340 KJ.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, Hprodutos = - 2340 KJ.mol-1.
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos na seguinte fórmula:
ΔH = Hprodutos + Hreagentes
ΔH = - 2340 + 2252
ΔH = - 88 KJ.mol-1
5º Passo: Como o exercício pede a entalpia de formação de 1 mol de NH3 e, na equação, temos 2 mol, devemos dividir o valor encontrado por dois:
ΔH = - 88
2
ΔH = - 44 KJ.mol-1
Letra b)
Para a resolução, faça o seguinte:
1º Passo: Escrever a equação representando a fórmula estrutural de cada um dos participantes da equação:
2º Passo: Calcular a energia total das ligações nos reagentes:
Hreagentes = 1.(N≡N) + 1. (O=O)
Hreagentes = 1.(950) + 1.(500)
Hreagentes = 950 + 500
Hreagentes = 1450 KJ.mol-1
3º Passo: Calcular a energia total das ligações nos produtos:
Hprodutos = 2.(N=O)
Hprodutos = 2.(N=O) KJ.mol-1
Nos produtos, a energia é sempre liberada, logo, o seu valor é negativo:
Hprodutos = - 2.(N=O) KJ.mol-1
4º Passo: Utilizar os valores encontrados para reagentes e produtos, bem como o valor fornecido para o ΔH, na seguinte fórmula:
ΔH= Hprodutos + Hreagentes
90 = - [2.(N=O)] + 1450
90 = - 2.(N=O) + 1450
2.(N=O) = 1450 – 90
2.(N=O) = 1360
(N=O) = 1360
2
(N=O) = + 680 KJ.mol-1