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TERMOQUÍMICA É o estudo do calor
envolvido nas reações químicas.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Streichholz.jpg
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Fire_triangle.svg
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ENTALPIA (H): É a energia total de um sistema medida à pressão constante.
Não é possível medir a entalpia, mede-se a variação de entalpia ou calor de reação (ΔH).
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CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES TERMOQUÍMICAS:
I- EXOTÉRMICAS: Liberam energia.Ex: combustão, respiração animal, dissolução da sodacáustica em água, processos físicos de (solidificação, condensação eressublimação)....
http://pt.wikipedia.org/wiki/Vela
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I- ENDOTÉRMICAS: Absorvem energia.Ex: fotossíntese, cozimento dos alimentos,processos físicos de (fusão, vaporização esublimação)...
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ebuli%C3%A7%C3%A3o
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Gráfico para Reação Exotérmica
HR
HP
caminho da reação
Entalpia (H)
Fonte: Rosana N. R. Campos
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Gráfico para Reação Endotérmica
HP
HR
caminho da reação
Entalpia (H)
Fonte: Rosana N. R. Campos
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SÓLIDO GASOSOLÍQUIDO
FUSÃO VAPORIZAÇÃO
SUBLIMAÇÃO
SOLIDIFICAÇÃO CONDENSAÇÃO
RESSUBLIMAÇÃO
Mudanças de Estado Físico da
Matéria
Fonte: Rosana N. R. Campos
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SUBSTÂNCIA SIMPLES NO ESTADO PADRÃO E ESTADO ALOTRÓPICO MAIS COMUM TEM ENTALPIA ZERO.
C (grafite) H=0 C (diamante)
H≠0
O2 (gasoso) H=0 O3 (gasoso) H≠0
S (rômbico) H=0 S (monoclínico)
H≠0
Pn (vermelho) H=0 P4 (branco) H≠0
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ESTADOS ALOTRÓPICOS MAIS COMUNS
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/36/Diamond.jpg
CARBONO
OXIGÊNIO
GRAFITE DIAMANTE
O3 (OZÔNIO)O 2 (incolor)
http://pt.wikipedia.org/wiki/Camada_de_oz%C3%B4nio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Oxig%C3%AAnio
http://pt.wikipedia.org/wiki/Grafite
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ENXOFRE
FÓSFORO
BRANCO VERMELHO
MONOCLÍNICO RÔMBICO
http://pt.wikipedia.org/wiki/Enxofre_r%C3%B4mbico
http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/arquivos/File/imagens/5geografia/2fosforo_branco.jpg
http://www.diaadia.pr.gov.br/tvpendrive/arquivos/File/imagens/5geografia/2fosforo.jpg
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Tipos de entalpias (calores de reação).
1. Entalpia ou calor de Formação.
2. Entalpia ou calor de Decomposição.
3. Entalpia de Combustão.4. Entalpia de Dissolução.5. Entalpia de Neutralização.6. Entalpia ou Energia de
Ligação.
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1- Entalpia de Formação (Hf)
Corresponde a energia envolvida na
formação de um mol de substância a
partir de substâncias simples, no
estado alotrópico mais comum.Exemplos: H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) Hf= - 285,5 KJ/mol
C(grafite) + O2(g) CO2(g) Hf= - 393,3 KJ/mol
Entalpia de formação de substâncias simples é nula.
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2- Entalpia de Decomposição
Pode ser considerada com a entalpia
inversa à de formação de umasubstância.Exemplos:
H2O(l) H2(g) + 1/2 O2(g) Hf= + 285,5 KJ/mol
CO2(g) C(grafite) + O2(g) Hf= + 393,3 KJ/mol
Observe que ao inverter a equação a variação de entalpia troca de sinal algébrico!
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3- Entalpia de Combustão
Energia liberada na reação de 1 mol de
substância (combustível) com O2 puro
(comburente).Combustível material orgânico(C, H e O) a combustão pode ser:I. Completa: os produtos são CO2 e
H2O.
II. Incompleta: além de CO2 e H2O,
forma-se também, CO e/ou C (fuligem).
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Combustão completa a chama é azul.
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + H2O(l) Hf= - 889,5 KJ/mol
Na combustão incompleta a chama é alaranjada.
Rosana N. R. Campos
Rosana N. R. Campos
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4- Entalpia de Dissolução
Calor liberado ou absorvido nadissolução de 1 mol de
determinadasubstância numa quantidade
de águasuficiente para que a solução
obtidaseja diluída.Ex: KNO3(s) + H2O(l) KNO3(aq) H= +8,5
KcalHCl(g) + H2O(l) HCl(aq) H= -18,0 Kcal
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5- Entalpia de Neutralização
Calor liberado na formação de 1
mol de água, a partir daneutralização de 1 mol de íons
H+
por 1 mol de íons OH-, em solução
aquosa diluída.Ex: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)
H= -13,8 Kcal
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Na reação de ácido forte com base
forte a variação de entalpia éaproximadamente constante
pois areação é sempre:
H+ + OH- H2O
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6- Entalpia ou Energia de Ligação
É a quantidade de calor absorvida na quebra de 1mol (6,02 . 1023 )ligações de determinada espécie, supondo as substâncias no estado gasoso, à 25
oC.A quebra de ligações é sempre um
processo endotérmico enquanto a formação de ligações será sempre
exotérmico.Nos reagentes sempre ocorrerá quebra de
ligações (H>0) e nos produtos ocorrerá formação de ligações
(H<0).
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LEI DE HESS Também conhecida como Lei
da Soma dos Calores de Reação, demonstra que a variação de entalpia de uma reação química não depende do modo ou caminho como a mesma é realizada e sim do estado inicial (reagentes) e estado final (produtos).
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LEI DE HESS
BA CH1 H2
H3
H3 = H1 + H2
Fonte: Rosana N. R. Campos
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Calcular o H da reação de formação de 1,0 mol de etanol líquido (álcool etílico): 2C(grafite) + 3H2(g) + ½O2(g) C2H5OH(l) H= ?Sabendo que:(I) C(grafite) + O2(g) CO2(g) H1= -94,0 Kcal/mol
(II) H2(g) + ½O2(g) H2O(g) H2= -57,8 Kcal/mol
(III) C2H5OH(l) +3O2(g) 2CO2(g) +3H2O(g) H3= -327,6 Kcal/mol
EXERCÍCIO – 02
Fonte: LEMBO, A.; SARDELA, A. Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, p. 267, 1988.
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RESOLUÇÃOEquação I multiplicar por 2Equação II multiplicar por 3Equação III inverter
H=H1 +H2 +H3
H= 2(-94) + 3(-57,8) + 327,6H= -33,8 Kcal
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ΔHo= ΔHfo (produtos) - ΔHf
o
(reagentes)
Lembre-se que sempre= final - inicial
Podes prever qual o ΔH da reação?
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Quartz_crystal.jpg
Quando TODAS entalpias de formação forem conhecidas:
Utilizando entalpias de formação
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O gás hilariante (N2O) tem características anestésicas e age sobre o sistema nervoso central
fazendo com que pessoas riam de forma histérica. NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(g) ΔH= ?
Dados: N2(g) + ½ O2(g) → N2O(g) ΔHf= +19,5 Kcal
H2(g) + ½ O2(g) → H2O(g) ΔHf= -57,8 Kcal
N2(g) + 2H2(g) + 3/2 O2(g) → NH4NO3(s) ΔHf= -87,3 Kcal
Descubra a quantidade de calor liberada, no
processo de obtenção do gás hilariante.
EXERCÍCIO – 03
Fonte: CANTO, E. l.; PERUZZO, T.M. Química na abordagem do cotidiano – Físico-Química: volume 2. 2ed. São Paulo: Moderna, p. 2341998.
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NH4NO3(s) → N2O(g) + 2H2O(g)
- 87,3 Kcal + 19,5 Kcal + 2 (- 57,8 Kcal)
ΔH= ΔH produtos – ΔH reagentes
ΔH= -96,1 – (-87,3) ΔH= - 8,8 Kcal/mol
ΔH= ΔH produtos - ΔH reagentes
RESOLUÇÃO
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Utilizando entalpias de ligação
Nos reagentes sempre ocorrerá quebra de ligações (ΔH>0) e nos produtos ocorrerá formação de
ligações (ΔH‹0).
ΔH= ΔH (reagentes) + ΔH (produtos)
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(Cefet-RJ) “ A BMW testa veículos movidos a hidrogênio e antecipa uma novidade que chegará ao mercado no futuro. A indústria (...) aposta no hidrogênio como um dos mais promissores substitutos da gasolina. Ele não depende de reservas estratégicas e é facilmente obtido com a quebra da molécula da água. (...) Em vez de dióxido de carbono (CO2), o escapamento expele água. O hidrogênio pode zerar a emissão de poluentes por veículos no futuro...”
(Adaptado da Revista Época, out. 2000.)
EXERCÍCIO – 04
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Com base nos dados da tabela abaixo,
qual a variação de entalpia (ΔH) da
reação 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(g), em
KJ/mol de H2O(g)?Ligação Energia de ligação (KJ. mol -1)
H – H 437
H – O 463
O = O 494
Fonte: FELTRE, R. FÍSICO-QUÍMICA: volume 2. 6ed. São Paulo: Moderna, p. 125, 2004.
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Reagentes: Ligações rompidas: ΔH>0
2 H – H = 2 . 437 = +8741 O = O = 1 . 494 = +494 (874+494)=
+1368 Produtos> Ligações formadas: ΔH‹02 H – O – H = 4 H – O = 4 . 463 = -1852
RESOLUÇÃO
ΔH= ΔH (reagentes) + ΔH (produtos)
ΔH= +1368 + (-1852) ΔH= -484 KJ/mol de 2H2O
ΔH= -242 KJ/mol de H2O