Bolsista: Camilla Carla dos
Santos Silva
Olá
pessoal, como vão?
Na coluna de hoje irei apresentar
uma questão que aborda o conteúdo de Lei de Hess sob o contexto de transformações
químicas envolvidas na produção de biocombustíveis, como por exemplo, o
bio-óleo, mostrado na figura 1. Vamos lá?
Figura 1: Bio-óleo
Fonte: Google Imagens
A lei de
Hess foi proposta por Germain Henry Hess, um químico suíço que desenvolveu
importantes pesquisas na área da termoquímica. Foi através de dados
experimentais que ele estabeleceu que a variação de entalpia de uma reação química depende apenas dos estados inicial e
final da reação. A aplicação de sua ideia está no cálculo de energia, a
entalpia (ΔH), de reações
globais por meio de valores fornecidos por reações intermediárias.
Também
chamada de Lei da Soma dos Calores de Reação, a Lei de Hess auxilia no
conhecimento da variação de entalpia em reações cujo valor é desconhecido. Além
disso, é importante compreender tais conceitos da termoquímica a fim de
verificar a espontaneidade de cada transformação em estudo.
A questão abaixo, do ENEM 2015, apresenta um
enunciado que promove a exemplificação do uso da lei de Hess na resolução da
variação de entalpia (ΔH) da
queima do bio-óleo, produzindo CO2 e H2O gasosa. Veja:
(ENEM
2015) O aproveitamento de resíduos florestais vem se tornando cada dia mais
atrativo, pois eles são uma fonte renovável de energia. A figura representa a
queima de um bio-óleo extraído do resíduo de madeira, sendo ∆H1 a variação de entalpia devido à queima de 1 g
desse bio-óleo, resultando em gás carbônico e água líquida, e ∆H2, a variação de entalpia envolvida na conversão de 1
g de água no estado gasoso para o estado líquido.
A
variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em
CO2 (gasoso) e H2O (gasoso) é:
- A) -106.
- B) -94,0.
- C) -82,0.
- D) -21,2.
- E) -16,4
A questão acima mostra duas reações químicas,
nas quais estão apresentados os seus valores de variação de ΔH. A reação do bio-óleo em contato com
oxigênio (O2) produz gás carbônico (CO2) gasoso e água
líquida e tem como variação de entalpia ΔH = -18,8 kJ por grama. A segunda reação dada é a
transformação da H2O gasosa para líquida, em conjunto com o gás
carbônico (CO2), mantido em fase gasosa em ambos os casos, portanto,
anulando-se. Nesta reação, a entalpia resultante equivale a -2,4 kJ por grama.
O enunciado pede a
variação de entalpia, em kJ, para a queima de 5 g desse bio-óleo resultando em
CO2 (g) e H2O (g). Ou seja,
percebe-se que não temos essa reação global requerida pela pergunta. O que se
tem são reações intermediárias, as quais pela lei de Hess podem ser somadas,
assim como seus calores de reação, a fim obter a resposta certa. Assim,
fazemos:
1.
Bio-óleo + O2
(g) ----- CO2 (g) + H2O
(l) ∆H1
= -18,8 kJ/g
2. CO2 (g) + H2O
(g) --- CO2 (g) + H2O
(l) ∆H2 = -2,4 kJ/g
O
recurso a ser utilizado nesse caso será a soma dos calores da reação 1 com o
calor resultante da reação 2 reversa, a qual apresenta dados necessários na
resolução. Uma vez que a reação direta da reação 2 produz água líquida e gás
carbônico a partir de água gasosa e gás carbônico, podemos utilizar a reação
inversa, ou seja, a reação no sentido de produção de água na fase gasosa, a fim
de podermos anular algumas substâncias que não são importantes. Nesse caso, é prudente salientar que o sinal
de entalpia também é modificado, passando de negativo (-) para positivo (+).
1.
Bio-óleo + O2
(g) -----
2.
3. Bio-óleo + O2
(g) ----- CO2 (g) + H2O
(g) ∆H1 = -16,4 kJ/g
|
Acima
temos a soma dos calores de reação com os devidos produtos requeridos pelo
enunciado. Note que a soma possibilitou a exclusão de substâncias que seriam desnecessárias
nessa transformação. Em todo o caso, apenas o sinal da entalpia da reação 2 foi
modificado, uma vez que a variação de energia é constante para a reação 1, a
qual teve seus produtos anulados pelos reagentes da reação 2.
Entretanto,
a questão ainda não acabou, pois, todos esses valores são relativos a 1 grama
de bio-óleo. Observem que a questão pede a variação para 5 gramas desse composto.
Agora, basta fazermos a multiplicação da variação/g por cinco, resultando no
valor -82 kJ! Resposta certa: C.
É
isso, pessoal, bons estudos!
REFERÊNCIAS
PERUZZO.
F.M.; CANTO. E.L., Química na abordagem do cotidiano,
vol. 2, 4 ed. São Paulo: moderna, 2006
ATKINS,
P; Jones, L. Príncipios de Química: Questionando
a vida moderna e o meio ambiente. 5ª edição, Porto Alegre: Bookman, 2011.
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