Exercicios De Lei De Hess

Como resolver exercicios de lei de hess sem perder a sanidade

A lei de Hess diz que a variação de entalpia de uma reação depende só dos estados inicial e final, não do caminho. Isso significa que você pode somar equações termoquímicas como se fossem equações algébricas normais, invertendo, multiplicando ou cancelando espécies que aparecem nos dois lados. Na prática, os exercícios são menos sobre a lei em si e mais sobre organização. Se você desenhar uma tabela com as reações dadas e o que faz com cada uma, resolve a maioria dos problemas em cinco minutos. O caos começa quando o enunciado te dá dados incompletos ou reações que não foram Balanceadas corretamente no gabarito. A técnica que eu uso é a seguinte. Você escreve todas as reações fornecidas com seus H correspondentes. Em seguida, identifica a reação-alvo, aquela cuja entalpia você quer calcular. Cada equação dada pode ser mantida como está, invertida (o que troca o sinal do H) ou multiplicada por um fator (o que multiplica o H também). O objetivo é que, ao somar as equações modificadas, todos os intermediários se cancelem e sobre apenas os reagentes e produtos da reação-alvo. Vou dar um exemplo concreto. Digamos que você precise encontrar H para a reação:

C(s) + ½ O(g) CO(g) E te dão estas duas equações: 1) C(s) + O(g) CO(g)    H = -393,5 kJ

2) CO(g) + ½ O(g) CO(g)    H = -283,0 kJ Você precisa que CO(g) apareça nos produtos. Na equação 2, o CO está nos reagentes, então inverto a equação 2, mudando o sinal do H para +283,0 kJ. A equação 1 já tem C(s) e O(g) nos reagentes, então mantenho. Some as duas: C(s) + O(g) + CO(g) CO(g) + CO(g) + ½ O(g)

Cancela CO(g) dos dois lados e simplifica o oxigênio: sobra C(s) + ½ O(g) CO(g). O H final é -393,5 + 283,0 = -110,5 kJ. Pronto.

o problema que todo mundo erra

O erro mais comum é esquecer que inverter uma equação inverte o sinal do H, mas multiplicar uma equação por um fator também multiplica o H. Muita gente inverte certo e depois esquece de ajustar o valor numérico quando precisa dobrar ou dividir a equação. Outro erro frequente é cancelar espécies que não estão exatamente iguais em ambos os lados — por exemplo, tentar cancelar HO(l) com HO(g). São fases diferentes, entalpias diferentes, não se cancelam. Eu vi isso acontecer numa prova onde o enunciado dava a entalpia de formação da água líquida e a da água gasosa, e o aluno cancelou as duas como se fossem a mesma coisa. O resultado ficou errado em cerca de 44 kJ, que é exatamente a entalpia de vaporização da água. Dá pra perceber o tamanho do erro rapidamente se você tiver esses valores de cabeça.

quando a lei de Hess não é a melhor ferramenta

Existe um limite prático para esse método. Se o enunciado fornecer muitas reações com espécies que não se conectam de forma limpa, o sistema de equações pode ficar subdeterminado ou exigir manipulações tão complicadas que compensa mais usar entalpias de ligação ou de formação diretamente. A lei de Hess funciona bem quando há entre duas e quatro equações dadas. Quando o problema pede dez ou mais passos, geralmente é sinal de que o examinador quer testar sua paciência, não seu entendimento da termodinâmica. Nesses casos, vale a pena verificar se existem dados de Hf° na tabela do enunciado ou no livro — às vezes calcular a reação-alvo como produtos menos reagentes é mais rápido do que montar a cadeia de Hess. Outro ponto: a lei de Hess presume que as reações ocorrem nas mesmas condições de temperatura e pressão. Se os dados forem a 25°C e a reação de interesse for a 500°C, você precisa de capacidades caloríficas para corrigir a entalpia. Exercícios de vestibular raramente cobram isso, mas em engenharia química é rotina. Não adianta aplicar Hess diretamente e torcer para dar certo se as temperaturas forem diferentes.

um caso real que eu resolvi no laboratório

Uma vez precisei determinar a entalpia de uma reação de combustão incompleta que não estava tabulada. Tinha os dados de formação do CO e do CO, mas a amostra produziria uma mistura dos dois gases. Montei o sistema usando Hess para relacionar a fração de cada produto com o calor total liberado. O truque foi tratar a reação como uma combinação linear: se x fração do carbono vira CO e (1-x) vira CO, o H total é x vezes a entalpia de formação do CO mais (1-x) vezes a entalpia de formação do CO, ajustado pelos reagentes. Esse tipo de problema aparece de vez em quando em listas mais avançadas, e a solução é basicamente a mesma lógica de soma de equações, só que com uma variável desconhecida no lugar de um fator fixo. Para exercícios de lei de hess, o fluxo é sempre o mesmo: escreva as equações, identifique a reação-alvo, manipule as equações dadas até que a soma produza a reação-alvo, ajuste os H correspondentemente e some. A parte chata é a álgebra de cancelar espécies, não a termodinâmica em si. Se quiser praticar, procure por exercícios que envolvem formação de ozônio, combustão de hidrocarbonetos ou ciclos de Born-Haber — são os mais recorrentes em provas e cobram exatamente esse tipo de manipulação. Uma última observação: muitos livros apresentam a lei de Hess como "a entalpia é função de estado", o que é verdade mas pouco útil na hora de resolver. A utilidade prática está em tratar equações termoquímicas como objetos algébricos. Quando você pensa assim, os exercícios deixam de ser um enigma e viram um sistema linear que se resolve com caneta e papel.