Um dos seis elementos mais abundantes, em massa, no corpo humano é o oxigénio ($\mathrm{O}$), existindo cerca de $46 \mathrm{~kg}$ desse elemento numa pessoa de massa $70 \mathrm{~kg}$. Desses seis elementos mais abundantes, o fósforo ($\mathrm{P}$) foi o único cuja descoberta resultou de experiências com um fluido fisiológico humano.
No corpo humano, os átomos de oxigénio estão maioritariamente ligados a átomos de hidrogénio, formando moléculas de água.
Questão:
A água pode ser decomposta em hidrogénio e oxigénio, de acordo com
$$2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \longrightarrow 2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$$
A variação de energia associada à decomposição de 2 mol de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g})$, segundo a reação considerada, é $572 \mathrm{~kJ}$.
As energias das ligações $\mathrm{H}-\mathrm{H}$ e $\mathrm{O}=\mathrm{O}$ são, respetivamente, $436 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$ e $498 \mathrm{~kJ} \mathrm{~mol}^{-1}$.
Determine a energia que é necessário fornecer, em média, para quebrar uma mole de ligações $\mathrm{O}-\mathrm{H}$ na molécula de água.
Apresente todas as etapas de resolução.
Fonte: IAVE
Fonte: IAVE
Resolução do Exercício:
A variação da entalpia de uma reação química, $\Delta H$, pode ser descrita por:
$$\begin{equation*}\Delta H=\sum E_{\text {ligação }}(\text { reagentes })-\sum E_{\text {ligação }}(\text { produtos }) \tag{1}\end{equation*}$$
Tendo em conta a estequiometria da reação química
$$2 \mathrm{H}_{2} \mathrm{O}(\mathrm{g}) \rightarrow 2 \mathrm{H}_{2}(\mathrm{g})+\mathrm{O}_{2}(\mathrm{g})$$
podemos calcular a soma das energias de ligação dos produtos (ver tabela):
$\sum E_{\text {ligação}($ produtos $)=872+489=1370 \mathrm{~kJ}$
Substituindo $\Delta \mathrm{H}$ e a soma das energias de ligação dos produtos em (1), podemos escrever:
$$\begin{aligned}& 572=\sum E_{\text {ligação}}(\text { reagentes })-1370 \\& \sum E_{\text {ligação}}(\text { reagentes })=1942 K J\end{aligned}$$
Esta energia corresponde à energia necessária para quebrar as ligações $\mathrm{O}-\mathrm{H}$ de 2 mol de moléculas de $\mathrm{H}_{2} \mathrm{O}$ aos quais correspondem 4 mol de ligações $\mathrm{O}-\mathrm{H}$, assim a energia necessária para quebrar $1 \mathrm{~mol}$ será:
$$\frac{1942 \mathrm{~kJ}}{4 \mathrm{~mol}}=\frac{x}{1} \Leftrightarrow x=486 \mathrm{~kJ}$$
Fonte: Física e Química? Absolutamente!