Para comparar a eficiência de diferentes combustíveis, costuma-se determinar a quantidade de calor liberada na combustão por mol ou grama de combustível. O quadro mostra o valor de energia liberada na combustão completa de alguns combustíveis.
As massas molares dos elementos H, C e O são iguais a 1 g/mol, 12 g/mol e 16 g/mol, respectivamente.
ATKINS, P. Princípios de química. Porto Alegre: Bookman, 2007 (adaptado)
Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama?
A) Hidrogênio.
B) Etanol.
C) Metano.
D) Metanol.
E) Octano.
Resolução em Texto
📌 🧮 Tema Geral:
🔹 Cálculo da energia liberada na combustão por grama de combustível
📚 Matérias Necessárias para a Solução
🔹 Físico-Química — Termoquímica
🔢 Nível da Questão
🔸 Médio — exige interpretação de tabela, cálculo proporcional e conversão de mol para grama.
✅ Gabarito
- Letra A
📝 Resolução Passo a Passo
🔍 Passo 1: Análise do Comando e Definição do Objetivo
Trecho-chave do enunciado:
“Qual combustível apresenta maior liberação de energia por grama?”
🎯 Objetivo da questão:
Avaliar a eficiência energética por massa dos combustíveis listados, usando a energia liberada por mol e as massas molares.
👉 O que ele quer saber?
Qual dos combustíveis libera mais energia por grama, ou seja, o que tem maior rendimento energético por unidade de massa.
📖 Passo 2: Explicação de Conceitos e Conteúdos Necessários
🔹 Entalpia de combustão (ΔHc):
É a quantidade de energia liberada na queima completa de 1 mol de uma substância.
Ela é dada em kJ/mol e sempre é negativa (reação exotérmica), mas como queremos a quantidade de energia liberada, consideramos o valor absoluto.
🔹 Massa molar (g/mol):
É a massa correspondente a 1 mol de uma substância.
🔹 Energia por grama:
É calculada por:
(energia por mol) / (massa molar)
Ou seja, quantos kJ são liberados por cada grama do combustível.
🧮 Passo 3: Tradução e Interpretação do Texto
📌 A tabela mostra:
- 5 combustíveis diferentes (H₂, Etanol, Metano, Metanol, Octano)
- Seus respectivos ΔHc (valores da energia liberada por mol de substância)
- As massas molares dos elementos (para calcular a massa molar das moléculas)
📌 O que a questão quer é: qual libera mais energia por grama (não por mol!).
✅ Precisamos:
- Calcular a massa molar de cada composto
- Dividir o valor absoluto de ΔHc por essa massa molar
- Comparar os resultados
🧾 Passo 4: Desenvolvimento do raciocínio
1. Hidrogênio (H₂)
ΔHc = –286 kJ/mol → |286| kJ
Massa molar = 2 g/mol
→ Energia por g = 286 / 2 = 143 kJ/g
2. Etanol (C₂H₅OH)
ΔHc = –1.368 kJ/mol → |1368| kJ
Massa molar = (2×12) + (6×1) + (1×16) = 46 g/mol
→ Energia por g = 1368 / 46 ≈ 29,74 kJ/g
3. Metano (CH₄)
ΔHc = –890 kJ/mol → |890| kJ
Massa molar = 12 + (4×1) = 16 g/mol
→ Energia por g = 890 / 16 ≈ 55,62 kJ/g
4. Metanol (CH₃OH)
ΔHc = –726 kJ/mol → |726| kJ
Massa molar = 12 + (4×1) + 16 = 32 g/mol
→ Energia por g = 726 / 32 ≈ 22,69 kJ/g
5. Octano (C₈H₁₈)
ΔHc = –5471 kJ/mol → |5471| kJ
Massa molar = (8×12) + (18×1) = 114 g/mol
→ Energia por g = 5471 / 114 ≈ 47,99 kJ/g
📌 Comparando:
Metanol: 22,69 kJ/g
Hidrogênio: 143 kJ/g ✅
Metano: 55,62 kJ/g
Octano: 47,99 kJ/g
Etanol: 29,74 kJ/g
🧷 Passo 5: Análise das alternativas e resolução
A) Hidrogênio
✅ Correta! Libera 143 kJ/g, a maior entre os combustíveis listados.
B) Etanol
❌ Errada. Libera apenas 29,74 kJ/g.
✅ Ficaria correta se a pergunta fosse sobre combustível líquido de maior densidade energética entre os oxigenados.
C) Metano
❌ Errada. Libera 55,62 kJ/g — alto, mas não o maior.
✅ Estaria correta se o Hidrogênio não estivesse na lista.
D) Metanol
❌ Errada. Apenas 22,69 kJ/g.
✅ Poderia estar correta se a análise fosse baseada em custo ou estabilidade química, e não em energia por grama.
E) Octano
❌ Errada. Libera 47,99 kJ/g.
✅ É o principal componente da gasolina, mas não supera o H₂ em energia específica por massa.
🎯Passo 6: Conclusão e justificativa final
Para determinar o combustível mais eficiente em termos de energia por grama, é necessário dividir o valor da entalpia de combustão pelo valor da massa molar de cada composto.
Dentre os analisados, o hidrogênio possui o menor valor de massa molar e ainda libera uma quantidade significativa de energia, resultando na maior liberação por grama: 143 kJ/g.
✅ Gabarito final: Letra A
