DUVIDA REAÇÃO - TERMOQUIMICA

por Eliaasz Qua 21 Abr 2021, 18:24

Questão:
(UNESP-SP) Silício elementar, na forma sólida, pode ser obtido pela reação entre dióxido de silício pulverizado e magnésio metálico.
a) Escreva a equação balanceada da reação, indicando os estados de agregação de reagentes e produtos.
b) Calcule a variação da entalpia desse processo químico, a partir das entalpias de reação dadas a seguir.

Si_(s) + O_2(g) → SiO_2(s) ∆H = - 910,9 KJ/mol

Mg_(s) + ½ O_2(g) → MgO_(s)∆H = - 601,8 KJ/mol

Tentei fazer a a) com base nas reações dadas na b) e ficou assim:

SiO_2(s) → Si_(s) + O_2(g)

Mg_(s) + ½ O_2(g) → MgO_(s)

Eu acabei cortando o O₂ e ficou: SiO_2(s) + Mg(s) → Si_{(s) +}MgO_{(s) +} ½ O_2(g)

No gabarito ele multiplica a 2° reação por 2 e corta o O_{2 e fica:}SiO2 + 2Mg -> 2MgO + Si
Eu entendi o que foi feito, mas o que eu fiz que pode ser considerado errado? eu obrigatoriamente tinha que cortar todo o O2 da reação?

por RAFA&L Sex 23 Abr 2021, 02:21

O que você fez não está exatamente "errado";
Mas observe que a intenção da reação é obter Si elementar, portanto, devemos utilizar Mg metálico em quantidade suficiente. Explico:

Você fez:

SiO_2(s) + Mg(s) → Si_{(s) +}MgO_{(s) +} ½ O_2(g)

Observe que: se adicionarmos +1 Mg nos reagentes, esse Mg reage com o ½O2 dos produtos e forma +1 MgO, dando 2MgO, conforme a equação:

SiO2 + 2Mg -> 2MgO + Si

*Note que, de acordo com a sua equação (SiO₂ + Mg → Si + MgO₊ ½O₂) forma-se de produto Si e O2. E, de acordo com a equação dada no enunciado (Si+O₂ → SiO₂ ∆H=-910,9 KJ/mol) o silício e o oxigênio dos produtos da sua reação podem reagir, formando óxido de silício - e não é isso que queremos; queremos o silício elementar!
Além disso, a reação de Si + O2 tem entalpia negativa, o que favorece ainda mais a reação do Si com o O2 e a consequente não formação de Si elementar.

por Eliaasz Sex 23 Abr 2021, 12:58

Muito obrigado!! Outra dúvida, você disse que pelo fato da entalpia ser negativa
( Si + O2 -> SiO2 ) essa reação seria mais favorecida, por que mesmo?
Estou no inicio de termoquímica ainda, pode ser que seja um conteúdo que não vi ainda mas fiquei curioso, se puder me responder.

por RAFA&L Sex 23 Abr 2021, 13:54

Eu sugiro que, por enquanto você apenas lembre-se que: reações exotérmicas tendem (mas não é regra) a serem espontâneas e endotérmicas tendem a serem não espontâneas. Você vai aprender tudo sobre isso quando estudar Energia Livre de Gibbs. Mas vou tentar te explicar um pouco:

Entalpia negativa significa que os produtos tem menor entalpia que os reagentes (houve liberação de energia) e, termodinamicamente falando, isso favorece a reação. Ou, melhor dizendo: uma reação é espontânea quando ela aumenta a entropia do universo, e a liberação de energia que ocorre quando uma reação é exotérmica favorece esse aumento de entropia (que é o grau de desordem do universo).

Para entender melhor isso você precisa estudar Energia Livre de Gibbs e a fórmula da espontaneidade de uma reação:
ΔG = ΔH – T. ΔS