Desafio Físico-Química Módulo 11

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Desafio Físico-Química 
Módulo 11 
Moléculas como Ne, HF e água possuem massas moleculares muito próximas, 
entretanto, apresentam valores de entropia padrão bem diferenciados. 
Considere a seguinte situação a 298,15 K: 
Neônio (Ne) possui massa molecular 20,18 e entropia padrão de 17,59 /R. 
Ácido fluorídrico (HF) possui massa molecular 20,01 e entropia padrão 
de 20,89/R. 
Água (H2O) tem valores respectivos de 18,02 e 22,70/R. 
Explique, com base nas peculiaridades de estrutura molecular, por que 
razão a entropia padrão difere tanto entre essas substâncias. 
 
Padrão de resposta esperado 
Não obstante se saiba que a entropia dos gases sofre um aumento logarítmico 
em função do aumento da massa molecular, podemos excluir qualquer 
participação das massas moleculares, que são praticamente iguais. Igualmente, 
observe-se que a 285,15 K, Ne HF se encontram no estado de vapor, enquanto 
que água ocorre como líquido. Logo, neste caso o estado de agregação não é 
um parâmetro útil para explicar a diferença de entropia padrão, embora a 
entropia padrão do gás seja maior do que a do líquido e a entropia desses maior 
do que a do sólido. A resposta está nos graus de liberdade rotacionais e na 
capacidade calorífica (rotacional) de cada molécula: neônio é monoatômico, 
enquanto que HF é diatômico e água é triatômica. Como regra geral, dois graus 
de liberdade aumentam a entropia padrão em 3,3*R≈27,5 J/K e um grau de 
liberdade a aumenta em 1,8*R ≈ 15,1 J/K. Isso equivale a aumentos de 3,3 e 1,8 
para os valores de S0/R que explicariam a diferenças entre NeeHF, assim como 
para HF e água. O valor de S0 da água excede um pouco a diferença por causa 
do efeito das ligações de hidrogênio intermoleculares, que sendo de baixa 
energia contribuem para uma maior entropia padrão. Um raciocínio análogo se 
aplica a substâncias com idêntica fórmula molecular, como etilmetiléter, 
isopropanol e n-propanol (C3H8O) ou para 1,1-dimetilhidrazina, 1,2-
dimetilhidrazina e etilenodiamina (C2H8N2), por exemplo, onde a maior coesão 
molecular e maior polaridade estão associados a valores menores de entropia 
padrão.