Considere as reações representadas pelas seguintes equações químicas balanceadas:
a. ; ;
b. ; ;
sendo e , respectivamente, a variação da entalpia e da energia interna do sistema na temperatura . Assuma que as reações acima são realizadas sob pressão constante, na temperatura , e que a temperatura dos reagentes é igual à dos produtos.
Considere que, para as reações representadas pelas equações acima, sejam feitas as seguintes comparações:
I. .
II. .
III. .
IV. .
Das comparações acima, está(ão) CORRETA(S)
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$• \ \text{Afirmativa I:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
As reações são distintas, apresentando assim variações de energia internas diferentes. No caso, podemos pensar em $\Delta E = E_p - E_r$, em que o índice $p$ se refere aos produtos, analogamente, o $r$ aos reagentes. Com isso, justifica-se o fato de as energias serem diferentes, visto que os componentes também o são.
$• \ \text{Afirmativa II:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
Observe que ambas as reações são combustões incompletas, porém, umas mais completa que a outra. Nesse sentido, veja que a primeira reação produz fuligem devido ao pouco teor de oxigênio empregado, assim como a segunda produz monóxido de carbono, devido a presença de mais comburente (oxigênio). Desse modo, quando mais completa uma combustão, mais calor será liberado, isto é, as entalpias devem ser distintas.
$• \ \text{Afirmativa III:}$ $\color{orangered}{\text{Errada}}$
Já sabemos que ambas as reações são exotérmicas, ou seja, $\Delta H < 0$ convencionalmente. Nesse contexto, ao analisar quantitativamente a entalpia, podemos escrever:\begin{matrix}\Delta H = \Delta U + \Delta n RT
\end{matrix}Repare que para reação $b$ não há variação de volume gasoso, visto que não há variação no número de moléculas (mols) de gás na reação. Portanto, o termo $\Delta n RT = 0$, assim como $|\Delta H_{II}| = |\Delta E_{II}|$.
$• \ \text{Afirmativa IV:}$ $\color{#3368b8}{\text{Correta}}$
Pondere que na reação $a$ a variação de volume gasoso é positiva, ocorre uma expansão, isto é, parte do calor é convertido em trabalho, prevalecendo em módulo a variação da energia interna. Quantitativamente, pode-se pensar em:\begin{matrix} \Delta U = \Delta H - \Delta n RT
\end{matrix}Em que $\Delta H <0$, assim como $- \Delta n RT<0$, logo:\begin{matrix}|\Delta H_{I}| < |\Delta E_{I}|
\end{matrix}\begin{matrix}Letra \ (E)
\end{matrix}