Nível 1

Considere as proposições:

Grafite e diamante são exemplos de carbono puro, mas não são formas alotrópicas de um mesmo elemento.
Sob altas pressões, o diamante é mais estável que o grafite, logo, altas pressões favorecem a formação de diamante.
O diamante se transforma, de forma espontânea, em grafite.
A conversão do grafite em diamante é endotérmica e possui entropia padrão negativa.

Assinale a alternativa que relaciona as proposições corretas.

2 e 3

2 e 4

3 e 4

2, 3 e 4

1, 2, 3 e 4

Dados	$\ce{C(diamante)}$	$\ce{C(grafite)}$
$d/\pu{g//cm3}$	$\pu{4,0}$	$\pu{2,4}$
$\Delta H^\circ_\mathsf{f}/\pu{kJ//mol}$	$\pu{1,9}$

Gabarito

A análise das proposições envolve conceitos de alotropia, estabilidade termodinâmica e a relação entre pressão e volume molar. O grafite é a forma mais estável do carbono em condições ambiente, enquanto o diamante é a forma mais compacta.

Etapa 1.Proposição 1: Incorreta

Grafite e diamante são, por definição, formas alotrópicas do carbono. Ambos são compostos exclusivamente por átomos de carbono, mas diferem na estrutura cristalina.

Etapa 2.Proposição 2: Correta

Altas pressões favorecem a forma mais compacta, ou seja, aquela com menor volume molar. Como a densidade do diamante ( $\pu{4,0 g//cm3}$ ) é maior que a do grafite ( $\pu{2,4 g//cm3}$ ), o diamante possui menor volume molar e é favorecido sob altas pressões.

Etapa 3.Proposição 3: Correta

A entalpia de formação do diamante é positiva ( $\Delta H^\circ_\mathrm{f} = \pu{1,9 kJ//mol}$ ), o que significa que o grafite é mais estável termodinamicamente. Portanto, a transformação do diamante em grafite é espontânea, embora seja extremamente lenta em condições ambientes.

Etapa 4.Proposição 4: Correta

A conversão $\ce{C(grafite) -> C(diamante)}$ é endotérmica, pois a entalpia de formação do diamante é positiva. Além disso, como o diamante possui uma estrutura cristalina mais rígida e compacta, sua entropia molar é menor que a do grafite, resultando em $\Delta S^\circ < 0$ para essa conversão.