T ERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS.
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TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA
A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS.
pilh
a
OBSERVE OSFENÔMENOS
NELES,OCORREM TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E (OU) QUÍMICAS
ENVOLVENDO VÁRIOS TIPOS DE ENERGIA, INCLUSIVE ENERGIA TÉRMICA.
CALOR - energia que flui de um sistema com temperatura mais alta para o outro com temperatura mais baixa.
SISTEMA - tudo aquilo que se reserva do universo para estudo.
ENERGIA QUÍMICA - trabalho realizado por um sistema através de reações químicas.
ENERGIA - resultado do movimento e da força gravitacional existentes nas partículas formadoras da matéria.
CONCEITOS IMPORTANTES
ENTALPIA
ENERGIA ACUMULADA POR UMA SUBSTÂNCIASOB PRESSÃO CONSTANTE, RESUMIDAMENTE, PODEMOSDIZER QUE É O CONTÉUDO DE CALOR DA SUBSTÂNCIA.
CALORIA é a quantidade de energia necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água.
JOULE é a quantidade de energia necessária para deslocar uma massa de 1kg, inicialmente em repouso,fazendo percurso de 1 metro em 1 segundo.
1 cal = 4,18 J
1 kcal = 1000 cal
1 kJ = 1000 J
EFEITOS ENERGETICOS NAS REACõES QUÍMICAS
6CO 2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2
LUZ
CLOROFILAGLICOSE
Na fotossíntese ocorre absorção de calor
C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O
Na combustão do etanol ocorre liberação de calor
ETANOL
A TERMOQUÍMICA ESTUDA AS MUDANÇASTÉRMICAS ENVOLVIDAS NAS REAÇÕES QUÍMICAS
* quando envolve liberação de calor, denomina-se REAÇÃO EXOTÉRMICA.
* quando envolve absorção de calor, denomina-se REAÇÃO ENDOTÉRMICA.
EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA
É a representação de uma reação química em que estáespecificado:* o estado físico de todas as substâncias.
* o balanceamento da equação.
* a variação de calor da reação ( H ).
* as condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum)
* variedade alotrópica quando existir.
Segue alguns exemplos...
REAÇÃO EXOTÉRMICA
2 C(s) + 3 H2(g) C2H6(g) H= – 20,2 kcal
2 C(s) + 3 H2(g) C2H6(g) + 20,2 kcal
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
Fe3O4(s) 3 Fe(s) + 2 O2(g) H= + 267,0 kcal
REAÇÃO EXOTÉRMICA
2 C(s) + 3 H2(g) C2H6(g) H = – 20,2 kcal
2 C(s) + 3 H2(g) C2H6(g) + 20,2 kcal
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
Fe3O4(s) 3 Fe(s) + 2 O2(g) H = + 267,0 kcal
Fe3O4(s) 3 Fe(s) + 2 O2(g) 267,0 kcal
OBSERVE OS SINAIS
OBSERVE OS SINAIS
CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA
A + B C + D HR HP
HP ENTALPIA PRODUTO
HR ENTALPIA REAGENTE
H VARIAÇÃO DE ENTALPIA
A + B C + D + CALOR
REAÇÃO EXOTÉRMICA
A + B + CALOR C + D
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
HR
HR
HP
HP
HP ENTALPIA PRODUTO
HR ENTALPIA REAGENTE
H VARIAÇÃO DE ENTALPIA
Não esqueça:
HR
HP
A + B C + D +
HR HP >ENTÃO
HR HP = +
REAÇÃO EXOTÉRMICA
O SENTIDO DA SETASERÁ SEMPRE DO REAGENTE
PARA O PRODUTO
CAMINHO DA REAÇÃO
A + B C + D + CALOR
REAÇÃO EXOTÉRMICA
A + B + CALOR C + D
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
HP
HR
A + B + C + D
Hp Hr >ENTÃO
Hr
Hp = +
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
O SENTIDO DA SETASERÁ SEMPRE DO REAGENTE
PARA O PRODUTO
CAMINHO DA REAÇÃO
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
Se HR HP H > 0
Se HR > HP H < 0
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
Se HR HP H > 0
Se HR > HP H < 0
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
REAÇÃO EXOTÉRMICA
HR
HP
HR HP > Se
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
H < 0
CAMINHO DA REAÇÃO
HR
HP
HR HP > Se
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
H < 0
REAÇÃO EXOTÉRMICA
CAMINHO DA REAÇÃO
HP
HR
Hp Hr > Se
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
H > 0
CAMINHO DA REAÇÃO
HP
HR
Hp Hr > Se
H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)
H > 0
REAÇÃO ENDOTÉRMICA
CAMINHO DA REAÇÃO
ENTALPIA ZEROHº = 0
ENTALPIA MAIOR QUE
ZERO Hº 0H2(g), N2(g) e etc
O2(g)
C(grafite)
S(rômbico)
P(vermelho)
--- O3(g)
C(diamante)
S(monoclínico)
P(branco)
ENTALPIA ZEROHº = 0
ENTALPIA MAIOR QUE
ZERO Hº 0H2(g), N2(g) e etc
O2(g)
C(grafite)
S(rômbico)
P(vermelho)
--- O3(g)
C(diamante)
S(monoclínico)
P(branco)
* A forma alotrópica menos estável tem entalpia maior que zero.
H = H(produtos) – H(reagentes)
H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g ) H = ?
H = HºH2O(l) – ( Hº H2(g) + 1/2 Hº O2(g))
Hº H2(g )= Hº O2(g) = zero
H = HºH2O(l) HºH2O(l)= – 68,4kcal/mol
COMO
eENTÃO
H = – 68,4kcal/mol
SUBSTÂNCI A Hº (kcal/mol) SUBSTÂNCI A Hº (kcal/mol)
H2O(v) -57,8 NH3(g) -11,0
H2O(l) -68,4 HF(g) -64,2
H2O(s) -69,8 HCl(g) -22,1
CO(g) -26,4 HBr(g) -8,7
CO2(g) -94,1 HI (g) -6,2
CH4(g) -17,9 HNO3(l) -41,5
H3COH(l) -57,0 C12H22O11(s) -531,5
C2H5OH(l) -66,4 NaCl(s) -98,5
ALIMENTO Kcal/g ALIMENTO kcal/g
Cerveja 0,3 Feijão 3,5
Leite 0,7 Arroz 3,6
Peixe carne branca 0,8 Queijo prato 3,7
Batata 1,1 Carne de vaca 3,9
Ovos 1,6 Açúcar 3,9
Sorvete 1,7 Farinha de soja 4,3
Frango 2,3 Chocolate 5,2
Pão branco 2,3 Amendoim 5,6
Bife 2,7 Carne de porco 5,8
Milho 3,4 Manteiga 7,5
A variação de entalpia de uma reação pode ser calculada, conhecendo-se apenas as entalpias de formação dos seus reagentes e produtos.
H = H(produtos) – H(reagentes)
C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g) H = ? – kcal/mol
Consultando a tabela de calores de formação:
SUBSTÂNCIAS
C3H8(g)
CO2(g)
H2O(g)
O2(g)
-24,8kcal/mol-94,1kcal/mol-57,8kcal/mol
zero
Observe a equação:
H = H(produtos) – H(reagentes)
H = [ 3(-94,1) + 4(-57,8)] - (-24,8 + zero)
H = [3HCO2(g)+ 4H H2O(g) ] - ( HC3H8(g)+ 5 HO2(g) )
H = - 488,7 kcal/mol
C3H8(g) + 5O2(g) 3CO2(g) + 4H2O(g) H = ?
ENTÃOOOOOOOOOOOOOOOOO
– 488,7Kcal/molH =
ENERGIA DE LIGAÇÃOENERGIA DE LIGAÇÃO
É A ENERGIA NECESSÁRIA PARA ROMPER UM MOL DE LIGAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA NO ESTADO GASOSO.
EX. Para romper um de ligação H – O são necessárias 110kcal.
Para romper um de ligação H – C são necessárias 100kcal.
Para romper um de ligação O = O são necessárias 118kcal.
.* esses valores são tabelados
Para romper um mol de água no estado gasoso, teremos:
H2O(l) 2H(g) + O(g) H = ? kcal/mol
O
H H
110Kcal 110kcal
H2O(l) 2H(g) + O(g) H = 220 kcal/mol
Observe a reação em que todos os participantes estão no estado gasoso:
H |
C— O — H + 3/2O2 O = C = O + 2H2O |H
H—
Para romper as ligações intramoleculares do metanol e dooxigênio, serão absorvidos, para:1 mol de O — H +464,0 kj + 464,0 kj1 mol de C — O +330,0 kj + 330,0 kj3 mols de C — H 3 (+413,0 kj) + 1239,0 kj 3/2 mols de O = O 3/2 (+493,0 kj) + 739,5 kj TOTAL ABSORVIDO + 2772,5 kj
H |
C— O — H + 3/2O2 O = C = O + 2H2O |H
H—
Para formar as ligações intramoleculares do CO2 e da água, serão liberadas:
2 mols de C = O 2 (-7444,0 kj) -1 488,0 kj2 mols de H — O 2 ( - 464,0 kj) - 928,0 kj TOTAL LIBERADO -2 416,0 kj
Cômputo dos produtos:
A quebra de ligação envolve absorção de calor
Processo endotérmico
A formação de ligação envolve liberação de calor
Processo exotérmico
H H—
H H—
H = H(reagentes) + H(produtos)
O cálculo final será:
H = 2 772,5kj + (- 2 416kj)
H = 356,5kj
CALOR LIBERADO
CALOR ABSORVIDO