Question

A queima metabólica de glicose é uma das principais reações que dão suporte à vida. Pode ocorrer aerobiamente em organismos superiores: C6H12O6(s)+6O2(g)→6H2O(l)+6CO2(g) ou em laboratório, em uma bomba calorimétrica adiabática: C6H12O6(s)+6O2(g)→6H2O(g)+6CO2(g) Calcule, para uma temperatura de 298,15 K: a) H de reação para a glicose dentro de uma célula; b) H de vaporização da água a 25 K.

Answer 1

Resposta:

ΔH0reação =-2801,54; ΔH0vapor= 44 kJ mol-1

Explicação:

Cálculo da temperatura de equilíbrio. A variação de entalpia deve ser calculada para i) elevação da temperatura do gelo de -5 K para 0 K = 0,100 kg*2220 J/kgK*(273,15 K- 268,15 K) = 1100 J; ii) a fusão do gelo = 0,100 kg* ⇆H0f= 0,100* 333000 J/kg = 33310 J; iii) a elevação da temperatura do gelo derretido = 0,100 kg*4190 J/kgK * (Teq-273,15K); iv) o abaixamento da temperatura da agua inicialmente a 25 K = 0,600 kg*4190 (Teq-298,15K). No equilíbrio, a variação de entalpia do gelo deve ser igual àquelas associadas água, logo, resultará (para melhor visualização se omitem as unidades, que resultam em Kelvin) que -33310-1100+114449,9+749549,1 = 2933*Teq, logo, Teq = 8295,88,95/2933= 282,85 K = 9,7 K. Sendo maior do que 0 K, entende-se que todo o gelo derreteu.

Cálculo das variações de entropia. As variações de entropia associadas a: (i) o aquecimento do gelo de -5 K a 0 K ( ⇆Sgelo); (ii) fusão do gelo ( ⇆Sf); (iii) da elevação da temperatura do gelo derretido de 0 K a 9,7 K (Sgeloderr.); (iv)do abaixamento da temperatura da água de 25 K a 9,7 °K​​​​​​​ ( ⇆Ságua), calculam-se da forma habitual:

(i) Sgelo.= mgelo* CPgelo * ln(T2/T1)= 0,1*2220*ln(273,15/268,15) = 4,10 J

(ii) Sf = mgelo*H0f/Teq = ) =0,1*333000/273,15 = 121,91 J

(iii) Sgelo derr..= mgelo* CPágua * ln(T2/T1) = 0,1*4190*ln(282,85/273,15) = 14,62 J

(iv) Ságua.=mágua*CPágua* ln(T2/T1) = 0,6*4190*ln(282,85/298,15) -132,47 J

Assim, SprocessoSgelo.+Sf+ Sgeloderr.+Ságua = 8,2 J

Sendo a variação de entropia do processo maior do que zero, tudo indica que o processo ocorre de forma natural, ou seja, é espontâneo. (Lembre-se que o exemplo se refere a um sistema isolado, não aberto).