Problema 3C.20

A entropia padrão molar depende do estado físico mais estável da substância em $\pu{298 K}$ e $\pu{1 atm}$, além da massa molar, da complexidade estrutural e da liberdade de movimento das moléculas. Assim, para avaliar as comparações propostas, é preciso considerar simultaneamente o tamanho da molécula, sua flexibilidade estrutural e a fase em que ela se encontra nessas condições.

Embora as duas amostras tenham a mesma massa, o polietileno é um material polimérico, constituído por cadeias longas e com mobilidade muito menor do que a do eteno. Além disso, o eteno é gasoso em $\pu{298 K}$, enquanto o polietileno é sólido. Como a fase gasosa possui entropia muito maior que a sólida, a ordem proposta está incorreta.

Ao passar de pentano para hexano e depois para heptano, aumenta-se o tamanho da cadeia carbônica, a massa molar e o número de modos de movimento acessíveis à molécula. Assim, a entropia padrão molar aumenta nessa sequência: $$\ce{pentano} < \ce{hexano} < \ce{heptano}$$

O ciclopentano possui estrutura cíclica, mais rígida e com menor liberdade conformacional, o que reduz sua entropia. O pent-1-eno tem cadeia aberta, mas ainda contém uma ligação dupla, que restringe a rotação. Já o pentano possui apenas ligações simples e, por isso, maior liberdade conformacional. Logo, $$\ce{ciclopentano} < \ce{pent-1-eno} < \ce{pentano}$$

A tendência de aumento da entropia com o tamanho do ciclo não pode ser usada isoladamente aqui, porque o estado físico mais estável também importa. Em $\pu{298 K}$, o ciclobutano é gasoso, enquanto ciclopentano e cicloexano são líquidos. Como a fase gasosa apresenta entropia maior que a fase líquida, a comparação proposta está incorreta.