Questão 20 da FUVEST 2007

1ª fase

A dissolução de um sal em água pode ocorrer com liberação de calor, absorção de calor ou sem efeito térmico.

Conhecidos os calores envolvidos nas transformações, mostradas no diagrama que segue, é possível calcular o calor da dissolução de cloreto de sódio sólido em água, produzindo \ce{Na+(aq)} e \ce{Cl-(aq)}.

Diagrama de entalpia da dissolução de cloreto de sódio sólido NaCl(s) até Na+(aq) + Cl-(aq), passando pelos íons no estado gasoso Na+(g) + Cl-(g), com valores de +766 kJ/mol e -760 kJ/mol

Com os dados fornecidos, pode-se afirmar que a dissolução de 1 mol desse sal

  1. A
    é acentuadamente exotérmica, envolvendo cerca de 10^3\text{ kJ}.
  2. B
    é acentuadamente endotérmica, envolvendo cerca de 10^3\text{ kJ}.
  3. C
    ocorre sem troca de calor.
  4. D
    é pouco exotérmica, envolvendo menos de 10\text{ kJ}.
  5. E
    é pouco endotérmica, envolvendo menos de 10\text{ kJ}.
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Resolução comentada

O calor de dissolução é a variação de entalpia do caminho direto \ce{NaCl(s) -> Na+(aq) + Cl-(aq)}. Pela lei de Hess, a entalpia é função de estado: o valor não depende do caminho, então podemos ir por um caminho indireto, passando pelos íons gasosos, e somar as etapas.

Etapas do diagrama:

  1. \ce{NaCl(s) -> Na+(g) + Cl-(g)}: \Delta H_1 = +766\ \text{kJ/mol} (seta para cima, absorve energia para romper o retículo cristalino).
  2. \ce{Na+(g) + Cl-(g) -> Na+(aq) + Cl-(aq)}: \Delta H_2 = -760\ \text{kJ/mol} (seta para baixo, libera energia na hidratação dos íons).

Soma:

\Delta H_{dissolução} = +766 + (-760) = +6\ \text{kJ/mol}

O sinal positivo indica processo endotérmico, e o valor, 6 kJ, é pequeno, menor que 10 kJ. Assim, a dissolução de 1 mol de NaCl é pouco endotérmica. Note que o nível final (aquoso) fica um pouco acima do sólido no diagrama, coerente com \Delta H > 0.

Alternativa E.

Pegadinha: A alternativa D engana por acertar a ordem de grandeza (menos de 10 kJ) mas trocar o sinal; quem soma errado os sinais cai nela.

Por que as outras alternativas estão erradas

  • AToma só uma das etapas (cerca de 760 kJ) e ignora que as duas quase se cancelam; além disso o sinal final é positivo.
  • BConsidera apenas a etapa de +766 kJ, esquecendo a hidratação dos íons (-760 kJ).
  • CO resultado é +6 kJ/mol, pequeno mas não nulo, então há troca de calor.
  • DO valor menor que 10 kJ está certo, mas o sinal é positivo (endotérmico), não exotérmico.

Assuntos: lei de Hess, entalpia de dissolução.

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