Entalpia padrão de formação do diborano (B₂H₆)
Gabarito: letra D (–1152,4 kJ/mol). A entalpia de formação do diborano é obtida pela combinação das reações dadas usando a Lei de Hess: inverte-se a primeira equação, mantém-se a segunda e multiplica-se a terceira por 3. A soma dos ΔH resulta em –1152,4 kJ/mol.
A Lei de Hess afirma que a variação de entalpia de uma reação global é a soma das entalpias das etapas intermediárias, independentemente do caminho. A reação de formação desejada é:
2 B(s) + 3 H₂(g) → B₂H₆(g)
Dados:
(1) B₂H₆(g) + 3 O₂(g) → B₂O₃(s) + 3 H₂O(g) ΔH° = –1941 kJ/mol
(2) 2 B(s) + 3/2 O₂(g) → B₂O₃(s) ΔH° = –2368 kJ/mol
(3) H₂(g) + 1/2 O₂(g) → H₂O(g) ΔH° = –241,8 kJ/mol
Passo a passo:
Inverter a equação (1) para que B₂H₆ apareça como produto:
B₂O₃(s) + 3 H₂O(g) → B₂H₆(g) + 3 O₂(g) ΔH = +1941 kJ
Manter a equação (2) como está:
2 B(s) + 3/2 O₂(g) → B₂O₃(s) ΔH = –2368 kJ
Multiplicar a equação (3) por 3 para fornecer os 3 H₂O(g) necessários:
3 H₂(g) + 3/2 O₂(g) → 3 H₂O(g) ΔH = 3 × (–241,8) = –725,4 kJ
Somar as três equações:
B₂O₃(s) + 3 H₂O(g) → B₂H₆(g) + 3 O₂(g) ΔH = +1941 kJ
2 B(s) + 3/2 O₂(g) → B₂O₃(s) ΔH = –2368 kJ
3 H₂(g) + 3/2 O₂(g) → 3 H₂O(g) ΔH = –725,4 kJ
Cancelam-se B₂O₃(s) e 3 H₂O(g) (aparecem em lados opostos). O O₂: 3 O₂ do lado dos produtos da primeira equação cancelam com 3/2 + 3/2 = 3 O₂ do lado dos reagentes das outras duas. Resta:
2 B(s) + 3 H₂(g) → B₂H₆(g) ΔH = 1941 – 2368 – 725,4 = –1152,4 kJ/mol
Portanto, a entalpia padrão de formação do diborano é –1152,4 kJ/mol.
Alternativa A — ❌ Incorreta
O valor –7681,0 kJ/mol seria obtido se, por exemplo, todas as entalpias fossem somadas sem inverter ou multiplicar corretamente.
Alternativa B — ❌ Incorreta
–5034,4 kJ/mol é um resultado que poderia surgir de combinações erradas, como não inverter a primeira equação.
Alternativa C — ❌ Incorreta
–2845,0 kJ/mol não corresponde à soma correta das etapas ajustadas.
Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO
Conforme demonstrado, o cálculo pela Lei de Hess fornece exatamente –1152,4 kJ/mol.
Alternativa E — ❌ Incorreta
–668,8 kJ/mol é um valor próximo, mas incorreto; provavelmente resulta de erro na multiplicação (ex.: usar 3 × –241,8 = –725,4, mas esquecer de inverter a primeira equação).
Gabarito: letra D