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Entalpia da reação por meio da energia de ligação

Conforme dito no texto Energia de ligação, essa energia é a absorvida quando se quebra uma ligação covalente (simples, dupla ou tripla) entre 2 átomos para obtê-los na fase gasosa.

Esse conceito é importante ao se considerar as reações químicas, porque elas ocorrem em duas etapas:

(1) Rompimento das ligações dos reagentes: absorve-se energia, ocorrendo um processo endotérmico, com a variação da entalpia sendo positiva (?H > 0);

(2) Formação de novas ligações dos produtos: libera-se energia, ocorrendo um processo exotérmico, com a variação da entalpia sendo negativa (?H < 0);

O valor da energia liberada na formação das ligações não pode ser medido na prática, mas a energia absorvida (energia de ligação) sim. A energia liberada é numericamente igual à energia de ligação, apenas com o sinal oposto.

Os valores de algumas energias de ligação foram dados no texto mencionado pela tabela abaixo:

Tabela com valores de energias de ligação em kJ/mol

Para verificar se o valor da energia liberada na formação das ligações dos produtos é numericamente igual à energia absorvida na quebra das ligações dos reagentes, vamos considerar um exemplo:

Para romper 1 mol de gás cloro, formando 2 átomos de cloro isolados, é absorvido 242,6 kJ:

Cl2(g) → 2 Cl (g)   ?H = +242,6  kJ

 No processo inverso, em que há a ligação entre dois átomos de cloro para formar 1 mol de gás cloro, temos:

Cl(g) + Cl(g) → Cl2(g)   ?H = - 242,6  kJ

Observe que a energia liberada é a mesma que foi absorvida, porém, com o sinal oposto.

Assim, se tivermos os valores tabelados das energias de ligação, podemos calcular a variação da entalpia (?H) de uma reação química por somar todas as energias de ligações que foram rompidas nos reagentes e formadas nos produtos:

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Fórmula para determinar a variação da entalpia por meio da energia de ligação

Por exemplo, vamos calcular o ?H para a reação entre o eteno e o gás cloro, com a formação do 1,2-dicloroetano:

Reação de formação do 1,2-dicloroetano a partir da adição de cloro ao eteno

Vamos por etapas, primeiro vamos determinar o ?H que foi absorvido no rompimento das ligações dos reagentes:

4 mol de ligações H – C: 4 . 413,4 kJ
1 mol de ligações C = C: 1 . 614,2 kJ
1 mol de ligações Cl  Cl: 1 . 242,6 kJ
ΔHenergia total absorvida = + 2510,4 kJ (o sinal positivo indica que a reação é endotérmica)

Agora vamos determinar o ?H que foi liberado na formação das ligações do produto:

2 mol de ligações C Cl: 2 . 327,2 kJ
4 mol de ligações H  C: 4 . 413,4 kJ
1 mol de ligações C  C: 1 . 346,8 kJ
ΔHenergia total liberada = - 2654,8 kJ (o sinal negativo indica que a reação é exotérmica)

Agora basta somar esses valores para descobrir o ?H da reação:

ΔH = ΔHenergia total absorvida + ΔHenergia total liberada

ΔH = (+ 2510,4 + (- 2654,8) kJ)

ΔH = - 144,4 kJ

A variação da entalpia da reação de obtenção do 1,2-dicloroetano a partir da reação de adição de cloro ao eteno é igual a -144,4 kJ, sendo que o processo é exotérmico.

A primeira etapa de uma reação envolve a quebra das ligações dos reagentes, com absorção de energia

A primeira etapa de uma reação envolve a quebra das ligações dos reagentes, com absorção de energia

Por: Jennifer Rocha Vargas Fogaça

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