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Entalpia de ligação e entalpia de reação

Transcrição de vídeo

RKA7MP - Vamos falar de entalpia de ligação, e como ela pode ser usada para calcular a entalpia da reação. Entalpia de ligação é a energia necessária para quebrar um mol de uma ligação na fase gasosa. Então, diferentes tipos de ligação terão diferentes entalpias de ligação. Assim, tomemos como exemplo uma ligação simples entre o carbono e o hidrogênio. Vamos focar nesta ligação, ignorando as outras coisas que se ligam ao carbono, que representei aqui como esta nuvem, e pode representar uma proteína, um glicídio, enfim, um monte de coisas. Focando na ligação entre carbono e hidrogênio, vamos supor que esta ligação é quebrada. Sua quebra libera energia e divide o par de elétrons compartilhado entre ambos os átomos da ligação, de modo que o carbono permanece com 1 elétron e o hidrogênio com outro elétron. Veja que representei o elétron como um ponto ao lado do carbono e do hidrogênio. Assim, a variação da entalpia, isto é, o delta H (ΔH) da reação, tem um determinado valor qualquer que vou chamar aqui EL, entalpia de ligação. Há algumas coisas importantes a lembrar quando falamos de entalpia de ligação. Uma delas é que a entalpia de ligação é sempre positiva de modo que sempre teremos de fornecer energia ao sistema para quebrar suas ligações. Uma maneira de se pensar sobre isso é que, se invertermos esta reação, isto é, se ao invés de quebrar, nós estivermos gerando uma ligação, significa que a formação de uma ligação sempre libera energia, de modo que a entalpia será representada com o valor negativo. E a terceira coisa que vamos discutir acerca de entalpia de ligação é que você pode usá-la para estimar o ΔH da reação como um todo, isto é, a entalpia de reação. Este assunto, geralmente, interessa aos químicos. A entalpia de reação está relacionada ao fato de a reação ser isotérmica ou endotérmica. Há muitas outras maneiras de saber a entalpia de uma reação, assim como a Lei de Hess, a variação de entalpia de formação em um composto, enfim, várias outras. Mas voltando à utilidade da entalpia de ligação, vamos considerar o exemplo a seguir. Assumamos em uma reação devidamente balanceada, o propino, isto é, o hidrocarboneto gasoso cuja fórmula é C₃H₄, e o gás hidrogênio, H₂, obtendo gás propano, C₃H₈. Eu não sei quanto a você, mas eu sou meio ruim em olhar uma fórmula química como esta e saber exatamente como esta molécula se parece. Então, vamos considerar as estruturas de Lewis para estas substâncias da reação. Queremos saber qual é o ΔH desta reação. Como podemos calculá-lo usando entalpias de ligação? Anteriormente, neste vídeo, eu disse que entalpia de ligação é a energia necessária para quebrar uma ligação específica. Dessa maneira, vamos olhar para esta reação e encontrar quais ligações serão quebradas e quais serão formadas. E isto é muito mais fácil se utilizarmos as estruturas de Lewis. Bem, ao analisarmos a reação como um todo, veremos que ,entre os reagentes, temos uma substância que apresenta uma ligação tripla entre carbonos. E, ao comparar com os produtos, vemos que esta ligação tripla é desfeita no hidrocarboneto que se apresenta como o único produto da reação. Assim, é muito provável que estes hidrogênios realizem ligações entre carbonos do propino, saturando este composto e tornando-o propano. Vamos escrever estas ligações para podermos calcular as entalpias com mais cuidado. Assim, vamos montar tabelas cujas primeiras colunas contenham os tipos de ligação. Na segunda coluna, vamos apresentar os respectivos números de tais ligações. E, finalmente, na terceira coluna, vamos inserir o valor em quilojoule por mol (kJ/mol) da entalpia de ligação de cada uma destas ligações. Os valores da entalpia de ligação, você pode acessar em livros didáticos, ou mesmo on-line. Então, temos entre os reagentes, ou seja, temos como ligações que são quebradas, representadas aqui em vermelho, uma ligação tripla entre carbonos cuja entalpia vale 835 kJ/mol, e duas ligações simples entre hidrogênios, valendo 436 kJ/mol a cada ligação. Entre os produtos representados aqui em azul claro, ou seja, as ligações que são formadas, temos uma ligação simples entre carbonos valendo 346 kJ/mol, e 4 ligações simples entre carbono e hidrogênio, valendo, cada uma, 413 kJ/mol. Agora, podemos usar todas estas informações no cálculo de variação da entalpia da reação. Temos que a variação de entalpia de uma reação é a soma da energia para quebrar ligações mais a energia para formar ligações nesta reação. Lembre-se, contudo, de que para quebrar uma reação, deve-se sempre fornecer energia ao sistema, de modo que este número será sempre positivo. De maneira análoga, a formação de ligações em um composto sempre libera energia, de modo que esse número será sempre negativo. Logo, ao substituirmos os valores adequados na equação, temos aqui que a variação de entalpia da reação é 835, mais 2 vezes 436, mais, e agora vamos tornar tudo isto negativo dentro do parênteses, -346, menos 4 vezes 413. Esta conta, ao ser resolvida, revela-nos que a variação de entalpia da reação tem valor de -291 kJ/mol. Isto significa que a reação entre 1 mol de propino gasoso e 2 mols de gás hidrogênio, formando 1 mol de propano, é uma reação que libera 291 quilojoules, e, portanto, é uma reação exotérmica. É assim que você pode usar entalpias de ligação para calcular a variação de entalpia de reações.