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Q3918039 Engenharia Química e Química Industrial
A crioterapia é largamente utilizada por atletas para recuperação muscular. Atualmente, existem no mercado compressas de gelo instantâneas que se baseiam no processo endotérmico da dissolução de nitrato de amônio (NH4NO3, M = 80 g mol–1) em água (capacidade térmica específica c = 4,2 J g–1 K–1). Essas compressas são bolsas descartáveis, normalmente de tecido de polipropileno, que contêm inicialmente, em compartimentos separados, água e o sal de amônio, que, quando misturados, atingem a temperatura de até 0 ºC. A entalpia de dissolução do nitrato de amônio é um processo que está relacionado à entalpia de rede cristalina (ΔlatH = −646 kJ mol–1) e a entalpias de hidratação do cátion (ΔhidH = −307 kJ mol–1) e do ânion (ΔhidH = −313 kJ mol–1). Uma compressa possui uma certa massa de sal de amônio e 200 g de água e está inicialmente a 20 ºC.

Para que a temperatura da compressa atinja 0 ºC (considerando que não há trocas de calor com o tecido nem com o exterior), a massa, em gramas, de sal de amônio no compartimento deve ser mais próxima de:  
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Informações do enunciado

mh20= 200 g / T0 = 20º / ch2o = 4,2 J g–1 K–1| Entalpia rede cristalina = ΔlatH = −646 kJ mol–1 |

Entalpia de hidratação do cátion = ΔhidH = −307 kJ mol–1 | Entalpia de hidratação do ânion = ΔhidH = −313 kJ mol–1

1º) Encontrar a energia dissipada para atingir 0ºC

Q = m.c. ΔT -> Q = 200. 4,2. 20 = 16800 J = 16,8 kJ

2º) Equação global

NH4NO3(s) -> NH4+(g) + NO3-(g) ΔlatH = 646 kJ mol–1

NH4+(g) -> NH4+(aq) ΔhidH = −307 kJ mol–1

NO3-(g) -> NO3-(aq) ΔhidH = −313 kJ mol–1

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NH4NO3(s) -> NH4+(aq) + NO3-(aq) ΔH = 26 kJ mol-1

3º) Regra de três para saber a quantidade de mols e consequentemente quantos gramas foram dissociados

26 kJ - 1 mol

16,8 kJ - n mol -> n = 0,646 mol -> m = n [mol] x M [g mol–1] = 0,646 x 80 = 52 g

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