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Química · Glossário

O que é Estado padrão de referência, entalpia padrão de formação?

Também chamado de: estado padrao de referencia · entalpia padrao de formacao

Definição 1.7 Química universitária — 2.º ano · Capítulo 1 — Entalpias de reação

O estado padrão de referência de um elemento à temperatura TT é sua forma mais estável a TT sob p∘p^\circ: HX2\ce{H2}, OX2\ce{O2}, NX2\ce{N2} e ClX2\ce{Cl2} como gases perfeitos, o carbono como grafita, o sódio como metal, o bromo como líquido (a 298 K298\,\mathrm{K}). A entalpia padrão de formação ΔfH∘\Delta_f H^\circ de um composto é a entalpia padrão de reação de sua reação de formação, a que produz um mol do composto a partir de seus elementos em seus estados de referência. Por construção, ΔfH∘=0\Delta_f H^\circ = 0 para um elemento em seu estado de referência.

Níveis de entalpia da combustão do metano a 298.15\, K. Os elementos em seus estados de referência são o zero. O metano fica 74.9\, kJ/ mol abaixo deles, os produtos 965.2\, kJ/ mol abaixo: a entalpia de combustão é a diferença, -890.3\, kJ/ mol, qualquer que seja o caminho realmente seguido pela chama.
Níveis de entalpia da combustão do metano a 298.15 K298.15\,\mathrm{K}. Os elementos em seus estados de referência são o zero. O metano fica 74.9 kJ/mol74.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} abaixo deles, os produtos 965.2 kJ/mol965.2\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} abaixo: a entalpia de combustão é a diferença, −890.3 kJ/mol-890.3\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, qualquer que seja o caminho realmente seguido pela chama.

Exemplos

Exemplo 1.8 (Reações de formação)

A reação de formação da água é HX2(g)+12 OX2(g)→HX2O(l)\ce{H2(g) + 1/2O2(g) -> H2O(l)}, com ΔfH∘=−285.83 kJ/mol\Delta_f H^\circ = -285.83\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} a 298.15 K298.15\,\mathrm{K}; a do metano é C(s)+2 HX2(g)→CHX4(g)\ce{C(s) + 2H2(g) -> CH4(g)}, ΔfH∘=−74.9 kJ/mol\Delta_f H^\circ = -74.9\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}; a do monóxido de nitrogênio, 12 NX2(g)+12 OX2(g)→NO(g)\ce{1/2N2(g) + 1/2O2(g) -> NO(g)}, ΔfH∘=+90.3 kJ/mol\Delta_f H^\circ = +90.3\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}: um composto endotérmico, que os gases quentes de um motor produzem mesmo assim. Os coeficientes meios não são um problema: a reação de formação é um instrumento de contabilidade, não um mecanismo.

Exemplo 1.11 (Combustão do metano)

Para CHX4(g)+2 OX2(g)→COX2(g)+2 HX2O(l)\ce{CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H2O(l)}, ΔrH∘=−393.51+2(−285.83)−(−74.87)−0=−890.3 kJ/mol\Delta_r H^\circ = -393.51 + 2(-285.83) - (-74.87) - 0 = -890.3\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol} a 298.15 K298.15\,\mathrm{K}. O valor medido em um calorímetro é −890.7 kJ/mol-890.7\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}: a tabela e a chama concordam dentro da incerteza dos dados. Se a água sai como vapor (ΔfH∘=−241.83 kJ/mol\Delta_f H^\circ = -241.83\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}), ΔrH∘=−802.3 kJ/mol\Delta_r H^\circ = -802.3\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}: a diferença, 88.0 kJ88.0\,\mathrm{kJ}, é a entalpia de vaporização de dois mols de água, que uma caldeira a gás recupera ao condensar seus gases de combustão.

Exemplo 1.13 (Do carbono ao monóxido de carbono)

Queimar carbono sempre produz algum dióxido de carbono; por isso a entalpia de C(s)+12 OX2(g)→CO(g)\ce{C(s) + 1/2O2(g) -> CO(g)} não é medida diretamente. As duas combustões C(s)+OX2(g)→COX2(g)\ce{C(s) + O2(g) -> CO2(g)} (−393.51 kJ/mol-393.51\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}) e CO(g)+12 OX2(g)→COX2(g)\ce{CO(g) + 1/2O2(g) -> CO2(g)} (−283.0 kJ/mol-283.0\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, medida) o são; a reação-alvo é a primeira menos a segunda: ΔrH∘=−393.51+283.0=−110.5 kJ/mol\Delta_r H^\circ = -393.51 + 283.0 = -110.5\,\mathrm{kJ}/\mathrm{mol}, a entalpia de formação do monóxido de carbono.

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