Considere os dados termodinâmicos:

  • Afinidade eletrônica do cloro, 3,6 eV\pu{3,6 eV}

  • Energia de ionização do lítio, 5,4 eV\pu{5,4 eV}

  • Energia de dissociação do HCl\ce{HCl}, 427 kJmol1\pu{427 kJ.mol-1}

  • Energia de dissociação do HX2\ce{H2}, 432 kJmol1\pu{432 kJ.mol-1}

  • Entalpia de rede do cloreto de lítio, 829 kJmol1\pu{829 kJ.mol-1}

  • Entalpia de sublimação do lítio, 166 kJmol1\pu{166 kJ.mol-1}

O lítio metálico pode reagir com ácido clorídrico gasoso para formar gás hidrogênio e cloreto de lítio sólido, conforme a reação: 2Li(s)+2HCl(g)2LiCl(s)+HX2(g) \ce{ 2 Li(s) + 2 HCl(g) -> 2 LiCl(s) + H2(g) } Assinale a alternativa que mais se aproxima da entalpia de reação.

Gabarito
Gabarito

A entalpia da reação pode ser obtida por um ciclo de Born-Haber. Como parte dos dados está em eV, a primeira etapa é converter essas energias para kJmol1\pu{kJ.mol-1}. Em seguida, escrevem-se os processos envolvidos na transformação dos reagentes em produtos gasosos e iônicos, e aplica-se a lei de Hess para obter a entalpia da reação global.

Etapa 1.Converta os valores dados em eV para kJmol\pu{kJ//mol}.

Usando 1 eV=96,5 kJmol \pu{1 eV} = \pu{96,5 kJ//mol} A entalpia de ionização do lítio é: ΔHion,Li(5,4 eV)(96,5 kJmol1eV)=521,1 kJmol1 \Delta H^\circ_{\mathrm{ion},\ce{Li}} \approx (\pu{5,4 eV})(\pu{96,5 kJ.mol-1//eV}) = \pu{521,1 kJ.mol-1}

Como afinidade eletrônica corresponde a liberação de energia, a entalpia de ganho de elétron do cloro é: ΔHge,Cl(3,6 eV)(96,5 kJmol1eV)=347,4 kJmol1 \Delta H^\circ_{\mathrm{ge},\ce{Cl}} \approx -(\pu{3,6 eV})(\pu{96,5 kJ.mol-1//eV}) = \pu{-347,4 kJ.mol-1}

Etapa 2.Escreva os processos descritos no enunciado como equações químicas.

Li(s)Li(g)ΔHsub=+166 kJmolLi(g)LiX+(g)+eXΔHion=+521,1 kJmolHCl(g)H(g)+Cl(g)ΔHL,HCl=+427 kJmolCl(g)+eXClX(g)ΔHge=347,4 kJmolHX2(g)2H(g)ΔHL,HX2=+432 kJmolLiX+(g)+ClX(g)LiCl(s)ΔHrede=829 kJmol \begin{aligned} \ce{ Li(s) &-> Li(g) } && \Delta H_\mathrm{sub}^\circ = \pu{+166 kJ//mol} \\ \ce{ Li(g) &-> Li^+(g) + e^- } && \Delta H_\mathrm{ion}^\circ = \pu{+521,1 kJ//mol} \\ \ce{ HCl(g) &-> H(g) + Cl(g) } && \Delta H_{\mathrm{L},\ce{HCl}}^\circ = \pu{+427 kJ//mol} \\ \ce{ Cl(g) + e^- &-> Cl^-(g) } && \Delta H_\mathrm{ge}^\circ = \pu{-347,4 kJ//mol} \\ \ce{ H2(g) &-> 2 H(g) } && \Delta H_{\mathrm{L},\ce{H2}}^\circ = \pu{+432 kJ//mol} \\ \ce{ Li^+(g) + Cl^-(g) &-> LiCl(s) } && \Delta H_\mathrm{rede}^\circ = \pu{-829 kJ//mol} \end{aligned}

Etapa 3.Escreva a reação de interesse como uma composição das reações fornecidas.

A reação de interesse é 2Li(s)+2HCl(g)2LiCl(s)+HX2(g) \ce{ 2 Li(s) + 2 HCl(g) -> 2 LiCl(s) + H2(g) } Ela pode ser escrita como 2Li(s)2Li(g)2Li(g)2LiX+(g)+2eX2HCl(g)2H(g)+2Cl(g)2Cl(g)+2eX2ClX(g)2H(g)HX2(g)2LiX+(g)+2ClX(g)2LiCl(s)2Li(s)+2HCl(g)2LiCl(s)+HX2(g) \begin{aligned} \ce{ 2 Li(s) &-> 2 Li(g) } \\ \ce{ 2 Li(g) &-> 2 Li^+(g) + 2 e^- } \\ \ce{ 2 HCl(g) &-> 2 H(g) + 2 Cl(g) } \\ \ce{ 2 Cl(g) + 2 e^- &-> 2 Cl^-(g) } \\ \ce{ 2 H(g) &-> H2(g) } \\ \ce{ 2 Li^+(g) + 2 Cl^-(g) &-> 2 LiCl(s) } \\[1ex] \hline \\[-2ex] \ce{ 2 Li(s) + 2 HCl(g) &-> 2 LiCl(s) + H2(g) } \end{aligned}

Etapa 4.Calcule a entalpia de reação.

ΔHr={2(166)+2(521,1)+2(427)+2(347,4)+(432)+2(829)}kJmol=556,6 kJmol1 \Delta H^\circ_\mathrm{r} = \Big\{ 2(\pu{166}) + 2(\pu{521,1}) + 2(\pu{427}) + 2(\pu{-347,4}) + (\pu{-432}) + 2(\pu{-829}) \Big\}\,\pu{kJ//mol} = \boxed{ \pu{-556,6 kJ.mol-1} }