Termoquímica

A Termoquímica estuda o calor da reação provocada pela troca de energia do meio externo com os reagentes.

Toda reação química absorve ou gera calor, ou seja, há sempre uma troca de energia. A emissão ou absorção de luz, de calor, de eletricidade são manifestações dessa energia que podem até provocar mudanças de estado físico nos componentes das reações.

A Entalpia calcula o calor de um sistema, é a forma mais usada de expressar o conteúdo calorífico de um componente em uma reação química. A variação da Entalpia está na diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes, sendo assim, o calor de uma reação corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação.

Reações exotérmicas e endotérmicas

As reações que liberam calor para o ambiente externo são denominadas reações exotérmicas. Já as reações que absorvem calor do meio externo são as reações endotérmicas.

Exemplos:

A cocção de alimentos. Um alimento que está sendo cozido sobre o fogo está passando por uma reação endotérmica.

A reação de combustão que perde calor para o ambiente externo, é um exemplo de reação exotérmica

As transformações físicas também são acompanhadas de calor, como ocorre na mudanda de estados físicos da matéria.

absorção de calor

SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO

liberação de calor

Quando a substância passa do estado físico sólido para liquido e em seguida para gasoso, ocorre absorção de calor.

Quando a substância passa do estado gasoso para líquido e em seguida para sólido, ocorre liberação de calor.

Essa energia que vem das reações químicas é decorrente de rearranjo das ligações químicas dos reagentes transformando-se em produtos. Essa energia armazenada é a ENTALPIA (H). É a energia que vem de dentro da molécula.

Nas reações químicas não é necessário calcular a entalpia. Devemos calcular, geralmente, a variação de entalpia (ΔH).

A variação de entalpia é a diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes.

UNIDADE DE CALOR

Tipos de Reações

As reações químicas podem ser de dois tipos:

- ENDOTÉRMICA: absorvem calor (+)

- EXOTÉRMICA: liberam calor (-)

REAÇÃO ENDOTÉRMICA

Se o valor for positivo (+) a reação é endotérmica.

A reação absorveu energia para acontecer.

REAÇÃO EXOTÉRMICA

Se o valor for negativo (-) a reação é exotérmica.

A reação perdeu energia para acontecer.

ENTALPIA

Tipos de Entalpias

Através de algumas reações, é possível calcular o valor da variação de entalpia.

- Entalpia de Formação

- Entalpia de Combustão

- Entalpia de Ligação

- Entalpia de Neutralização

- Entalpia de Dissolução

Entalpia de Formação ou Calor de Reação

A Entalpia de formação é a energia da reação quando forma 1 mol de substância, a partir das substâncias químicas (elemento no seu estado padrão).

Estado Padrão: é a forma mais estável de uma substância a 25°C e a 1atm de pressão. São as substâncias simples.

As substâncias que participam da reação de formação devem ser simples. Devem informar o estado físico. Sua variação de entalpia de formação padrão é zero.

Exemplo de substância simples:

C_(grafite), O_2(g), N_2(g), H_2(g), Na_(s), S_(s).

Exemplo de reação de formação:

Isto quer dizer que para formar 1 mol de NH3 a reção produz 11 kcal de energia.

Este cálculo pode ser feito utilizando a fórmula da variação de entalpia e utilizando alguns dados tabelados.

Tabela com valores de Entalpia de Formação Padrão de Algumas Substâncias

Exemplo:

Escreva a reação de formação para cada substância abaixo, indicando o valor da entalpia de formação de SO3(g):

1°) montar a reação de formação:

2°) Aplicar a fórmula:

Entalpia de Combustão

É sempre uma reação exotérmica. É o calor liberado na reação de combustão de 1 mol de uma substância em presença de gás oxigênio O2(g)

COMBUSTÃO COMPLETA: mais quantidade de oxigênio. Forma gás carbônico e água.

COMBUSTÃO INCOMPLETA: menos quantidade de oxigênio. Produz menos quantidade de energia. Forma mais resíduos como monóxido de carbono (CO) e água (H2O).

Exemplo:

Qual o valor da entalpia de combustão do benzeno (C6H6)?

Dados:

Tabela de ΔH°comb de algumas substâncias

Entalpia de Ligação

Durante as reações químicas, as ligações químicas dos reagentes e produtos são alteradas. Podemos calcular o ΔH pela análise desses novos rearranjos.

A entalpia de ligação é a variação de entalpia verificada na quebra de 1mol de uma determinada ligação química, sendo que todas as substâncias estejam no estado gasoso, a 25° C e 1atm.

Reagentes = sempre são quebradas as ligações = ENDOTÉRMICA (+)

Produtos = sempre são formadas as ligações = EXOTÉRMICA (-)

Exemplo:

A ΔH do processo é a soma desses calores. Calcula-se utilizando dados tabelados.

ENTALPIA DE LIGAÇÃO (EM kJ/MOL)

A partir desta tabela com dados das ligações de alguns elementos é possível calcular também outras entalpias, como por exemplo a de combustão e a de formação.

Entalpia de Neutralização

É a entalpia de uma reação de neutralização (entre um ácido e uma base formando sal e água). A reação é exotérmica.

É a variação de entalpia verificada na neutralização de 1mol de H+ do ácido por 1mol de OH-da base, sendo todas as substâncias em diluição total ou infinita, a 25°C e 1atm.

Exemplos:

Entalpia de Dissolução

É a variação de entalpia envolvida na dissolução de 1mol de determinada substância numa quantidade de água suficiente para que a solução obtida seja diluída.

Quando um sólido é colocado em um copo com água acontece uma dissolução. Nesta ordem acontece: