A Termoquímica estuda as liberações ou absorções de energia que ocorrem nas reações químicas. Uma reação química é aquela em que uma ou mais substâncias reagem (sendo, portanto, chamadas de reagentes) para produzir uma ou mais novas substâncias (chamadas de produtos). Isto pode ocorrer com liberação ou absorção de energia térmica. Conceitos básicos: Em uma reação temos: Reagentes Produtos H = HP - HR

HR Conteúdo energético dos reagentes HP Conteúdo energético dos produtos

Processo exotérmico: o calor é cedido pela reação (reagentes) para o ambiente. Como o sistema libera (perde) calor teremos HP < HR então, H < 0 ; isto é, H = - x calor Assim, queimar um pedaço e carvão é um processo exotérmico C(s) + O2(g) CO2(g) H = - x cal C(s) + O2(g) CO2(g) + calor Processo endotérmico: os reagentes absorvem calor do ambiente. Como o sistema absorve (ganha) calor teremos HP > HR. Então, H > 0 H = + calor A fotossíntese é uma reação endotérmica 6 CO2 + 6H2O + calor C6H 12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6H2O C6H 12O6 + 6 O2 H = + calor Entalpia de formação: É a variação de entalpia envolvida na formação de 1 mol da substância, a partir das substâncias simples correspondentes, com todas as espécies no estado padrão. Exemplos:

O calor liberado, 286 kJ/mol, é chamado de calor de formação da água.

O calor envolvido nesta reação, 813,8 kJ/mol é chamado de calor de formação do ácido sulfúrico.

O calor envolvido nesta reação, 46 kJ/mol, é denominado de calor ou entalpia de formação da amônia.

Entalpia de combustão: É a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma determinada substância, com todas as substâncias envolvidas na combustão, no estado padrão. Exemplos: A combustão total do gás hidrogênio é representada pela equação:

O calor liberado, 68 Kcal/mol, é chamado de calor de combustão do gás hidrogênio.

Entalpia de ligação: É a energia envolvida para romper ou formar 1 mol de ligações entre dois átomos e um sistema gasoso, a 25ºC e 1 atm. A energia de ligação pode ser determinada experimentalmente. O exercício sempre dará uma tabela com os valores das energias das ligações envolvidas.

O rompimento de ligações é um processo que consome energia , ou seja, é um processo endodérmico. A formação de ligações, ao contrário, é um processo que libera energia, processo exotérmico. Para se determinar o H de uma reação a partir dos valores devemos considerar: que todas as ligações dos reagentes são rompidas e determinar a quantidade de energia consumida nesse processo; que as ligações existentes nos produtos foram todas formadas a partir de átomos isolados e determinar a quantidade de energia liberada nesse processo. O H será correspondente à soma algébrica das energias envolvidas (positiva para reagentes e negativa para produtos) nos dois processos, o de ruptura e o de formação de ligações. EXERCICIOS 1. A termoquímica é a área da química que trata dos fenômenos térmicos envolvidos nas reações químicas. A quantidade de calor trocado durante uma reação que acontece a pressão constante corresponde à variação de entalpia ΔH. É INCORRETO afirmar que o ΔH de uma reação: a) depende do estado físico dos reagentes e produtos. b) depende da quantidade de reagentes e produtos. c) aumenta com a presença de um catalisador. d) é positivo quando a reação é endotérmica. e) é negativo quando a reação é exotérmica. 2. Desde a pré-história, quando aprendeu a manipular o fogo para cozinhar seus alimentos e se aquecer, o homem vem percebendo sua dependência cada vez maior das várias formas de energia. A energia é importante para uso industrial e doméstico, nos transportes, etc. Existem reações químicas que ocorrem com liberação ou absorção de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como exotérmicas e endotérmicas. Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta:

a) O gráfico representa uma reação endotérmica. b) O gráfico representa uma reação exotérmica. c) A entalpia dos reagentes é igual à dos produtos. d) A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. e) A variação de entalpia é maior que zero.

3. Durante o ciclo hidrológico natural a água muda constantemente de estado físico e de lugar. Entre os fenômenos que ocorrem estão:

I. derretimento de “icebergs” II. formação de gotículas de água na atmosfera a partir do vapor

III. formação de neve IV. dissipação de nevoeiros

Dentre esses fenômenos, são exotérmicos SOMENTE a) I e II b) I e III c) II e III d) II e IV e) III e I 4. Considere a seguinte reação termoquímica:

2NO(g) + O2(g) 2NO2(g) H = -13,5 kcal / mol de NO e assinale a alternativa falsa. a) A reação é exotérmica. b) São libertados 13,5 kcal para cada mol de NO(g) que reagir. c) A entalpia padrão de formação do O2 (g) é diferente de zero nas condições–padrão. d) A reação de oxidação do NO(g) pode ocorrer no ar atmosférico. e) Nenhuma das alternativas é falsa. 5. Considere a reação química NaCl(s) + 3/2 O2(g) → NaClO3(s). Dados: Entalpias padrão (KJ/mol): NaClO3(s) = -365 NaCl(s) = -411 Responda: a) Qual é a variação da entalpia da, ΔH, reação química? b) Faça um diagrama de energia mostrando as entalpias dos reagentes, a entalpia dos produtos e a variação da entalpia.

6. A combustão completa do butano, C4H10, considerado o principal componente do gás de cozinha, GLP, pode ser representada pela equação química, não balanceada.

C4H10 (g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(g) Dadas as entalpias de formação a 25ºC e 1 atm, a entalpia da reação global, nas condições citadas, em kJ/mol é: Dados: entalpia de formação: C4H10(g) = – 125 kJ/mol; CO2(g) = – 394 kJ/mol; H2O(g) = – 242 kJ/mol. 7. Dadas as energias de ligação em kcal/mol HF . . . . . . . . . 135 H2. . . . . . . . . 104 F2 . . . . . . . . . 37 determine o valor de ∆H do processo 2HF → H2 + F2

8. Considere a representação gráfica da variação de entalpia abaixo. Diga a soma correta entre os processos que a figura pode representar: 01. a fusão da água. 02. a vaporização da água. 04. a condensação da água. 08. a combustão da gasolina. 16. o preparo de uma solução aquosa de NaOH, com aquecimento

espontâneo do frasco.

SOMA: 9. Considere o seguinte diagrama de síntese da água em seus diferentes estados físicos. a) Quais estados físicos são representados por I, II e III? Explique. b) Indique o ∆H da solidificação da água.

10. Sobre a entalpia de formação, complete as lacunas abaixo, a fim de deixar a afirmação correta. “O calor de formação ou entalpia de formação, ΔH˚Formação , é a variação da entalpia na formação de ____________ de substancia composta a partir de _________________ no ____________________.” Por convecção, substancias simples no estado padrão apresentam a entalpia ______________________. 11. Escreva as equações correspondentes á entalpia de formação das substâncias: a) propano, C3H8(g) b) Sulfato de sódio, Na2SO4(s) 12. Analise o diagrama a seguir, e responda:

a) Qual é o valor do ponto A? b) Qual é o valor do ponto B? c) Escreva a equação termoquímica do processo, e diga qual é o tipo de variação de entalpia do processo.

13. O diagrama de entalpia a seguir representa os calores envolvidos na reação de obtenção de dois óxidos de cobre, a partir deste metal e do oxigênio.

Analisando-se esse diagrama, responda: a) Escreva a equação termoquímica do processo A. b) Escreva a equação termoquímica do processo B.

c) Qual é a variação de entalpia, oH (kJ), para a reação

)(2)(2/1)( 22 sCuOgOsOCu ?

14. Os soldados em campanha aquecem suas refeições prontas, contidas dentro de uma bolsa plástica com água. Dentro desta bolsa existe o metal magnésio, que se combina com a água e forma hidróxido de magnésio, conforme a reação: Mg(s) + 2 H2O(ℓ) → Mg(OH)2(s) + H2(g). Qual é a variação de entalpia desta reação, kJ/mol, considerando que o estado padrão do magnésio é o no estado sólido, o ∆H° H2O(ℓ) = -285,8 kJ/mol e o ∆H° Mg(OH)2(s) = -924,5 kJ/mol. 15. O monóxido de carbono, um dos gases emitidos pelos canos de escapamento de automóveis, é uma substância nociva, que pode causar até mesmo a morte, dependendo de sua concentração no ar. A adaptação de catalisadores aos escapamentos permite diminuir sua emissão, pois favorece a formação do CO2, conforme a equação a seguir: CO(g) + ½ O2(g) → CO2(g) . Sabe-se que as entalpias de formação para o CO e para o CO2 são, respectivamente, – 110,5 kJ/mol e – 393,5 kJ/mol. Quando há consumo de 1 mol de oxigênio por esta reação, qual será a variação da entalpia para a reação? 16. Escreva a equação termoquímica de combustão do etanol e determine sua entalpia, em kcal/mol. Dados: Entalpia de formação de C2H6O(l) = – 66 kcal/mol; Entalpia de formação de CO2(g) = – 94 kcal/mol Entalpia de formação de H2O(l) = – 68 kcal/mol 17. Na reação H2(g) + Cl2(g) → 2 HCl(g) ∆H = – 42 kcal/mol Sendo dadas as energias de ligação em kcal/mol H — H ............... 104 Cl — Cl ................ 60 Determine o valor da energia da ligação H — Cl. 18. O gás propano é um dos integrantes do GLP (gás liquefeito de petróleo) e, desta forma, é um gás altamente inflamável. Abaixo está representada a equação química NÃO BALANCEADA de combustão completa do gás propano. C3H8(g) + O2(g) → CO2(g) + H2O(v). Na tabela, são fornecidos os valores das energias de ligação, todos nas mesmas condições de pressão e temperatura da combustão. Qual é a variação de entalpia da reação de combustão de um mol de gás propano. 19. Dado o quadro abaixo, coloque as substâncias em ordem crescente das respectivas energias de ligação

20. Qual dos diagramas abaixo, no sentido reagentes-produtos, representa a reação mais endotérmica?