Dissertativa 7 - 2ª Fase - Dia 2 - ITA 2027

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Questão 7

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Considere a seguinte reação global:

$2 C_{2} H_{5} OH (l) + O_{2} (g) \to {CH}_{3} {COOCH}_{2} {CH}_{3} (l) + 2 H_{2} O (l)$ .

São fornecidos os seguintes dados termodinâmicos a 298 K:

Substância	Entalpia Padrão de Formação: $∆ H_{f}^{o} (kJ \cdot {mol}^{- 1})$	Entropia Molar Padrão: $S_{m}^{o} (J \cdot {mol}^{- 1} \cdot K^{- 1})$
$C_{2} H_{5} OH (l)$	$- 277, 7$	$160, 7$
$O_{2} (g)$	$0, 0$	$205, 0$
${CH}_{3} {COOCH}_{2} {CH}_{3} (l)$	$- 480, 0$	$259, 4$
$H_{2} O (l)$	$- 285, 8$	$69, 9$

Com base nessas informações, faça o que se pede.

a) A partir do etanol, considere a seguinte rota sintética em duas etapas para obtenção do acetato de etila: a primeira etapa envolve a oxidação completa do etanol a ácido acético; a segunda etapa envolve uma esterificação com etanol. Escreva as equações químicas e as condições necessárias em cada etapa.

b) Determine a variação de entalpia padrão da reação global a partir dos valores de entalpia padrão de formação.

c) Calcule a variação da entropia padrão da reação global.

d) Calcule a variação da energia de Gibbs padrão da reação global a 298K.

Resolução:

A rota sintética em duas etapas é dada por:

$C_{2} H_{5} {OH}_{(l)} + O_{2 (g)} \overset{}{\to} {CH}_{3} {COOH}_{(l)} + H_{2} O_{(l)}$ (1ª etapa)

${CH}_{3} {COOH}_{(l)} + C_{2} H_{5} O H_{(l)} \overset{}{\to} {CH}_{3} {COOCH}_{2} C {H_{3}}_{(l)} + H_{2} O_{(l)}$ (2ª etapa)

Condições:

1ª etapa: presença de agente oxidante forte ( $K_{2} {Cr}_{2} O_{7}$ ) acidificado com $H_{2} {SO}_{4}$ a quente, em balão de refluxo.

2ª etapa: presença de $H_{2} {SO}_{4}$ em balão de refluxo a quente.

$2 C_{2} H_{5} {OH}_{(l)} + O_{2 (g)} \overset{}{\to} {CH}_{3} {COOCH}_{2} C {H_{3}}_{(l)} + 2 H_{2} O_{(l)} 2 (- 277, 7) 0 - 480 2 (- 285, 8)$

$∆ H = H_{P} - H_{R} = - 1051, 6 - (- 555, 4) \Rightarrow ∆ H = - 496, 2 kJ / mol$

$2 C_{2} H_{5} {OH}_{(l)} + O_{2 (g)} \overset{}{\to} {CH}_{3} {COOCH}_{2} C {H_{3}}_{(l)} + 2 H_{2} O_{(l)} 2 (160, 7) 205 259, 4 2 (69, 9)$

$∆ S = S_{P} - S_{R} = 399, 2 - 526, 4 \Rightarrow ∆ S = - 127, 2 J / K mol$

Como $∆ G = ∆ H - T ∆ S$ :

$∆ G = - 496, 2 - 298 (- 0, 1272) \Rightarrow ∆ G \approx - 458, 3 kJ$

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