Http://pt.wikipedia.org/wiki /Ficheiro:Koelkast_open.jpg m/estrategias-ensino/aula-pratica-...

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Koelkast_open.jpg

http://www.educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/aula-pratica-construcao-um-calorimetro.htm

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Eq_it-na_pizza-argherita_sep2005_sml.jpg

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Streichholz.jpg

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ebuli%C3%A7%C3%A3o

Fonte: Rosana N. R. Campos

TERMOQUÍMIC

ATERMOQUÍMIC

A

O que é calorÉ a

transferência de energia térmica entre corpos de temperaturas

diferentes.

Há muito tempo o homem aprendeu a utilizar o fogo

para aquecer-se.

Ainda hoje é comum essa prática em épocas frias.

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Open_fireplace_with_icon.jpg

Numa noite fria de inverno, em qual banco você se sentaria:

Em um banco de concreto ou de madeira? Por quê?

http://www.publicdomainpictures.net/view-image.php?image=1240&picture=assento

http://www.publicdomainpictures.net/view-image.php?image=3406&picture=banco-

Sendo aproximadamente 360Cnossa temperatura, cederemoscalor para o banco (corpo maisquente para o mais frio). Como o ferro (banco de

concreto)possui maior condutividadetérmica, irá trocar calor maisrapidamente, “roubando-o” denosso corpo. Isso nos causará asensação térmica de frio.

Muitas pessoas acham que tomar bebidas frias em

recipientes de alumínio é bom porque ficam mais frias. Estão

enganadas. Embora pareçam mais friosquando segurados, estesrecipientes têm uma desvantagem: a bebida“esquenta” mais depressa,pois a transferência decalor é muito mais rápida.

Rosana N. R. Campos

A geladeira possui

um motor que tiracalor de seu interior e o liberapara o ambiente. Já viu como atrásdela o ar fica quente?

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Koelkast_open.jpg

http://pt.wikipedia.org/wiki/Edif%C3%ADcio_Grande_Avenida

Por que os bombeiros combatem incêndios comuns com água?

A água retiramuito calor do material que estáem chamas,abaixando suatemperatura detal forma que torna a combustãoimpossível.

Existe erro na frase: “Esse casaco de lã é muito quente”?

http://www.publicdomainpictures.net/view-image.php?image=4097&picture=tempo-frio-de-inverno

Sim. Essa afirmação dáa idéia de que a blusapossui calor. Na verdade,a blusa não é quente; elaapenas impede que o

corpoceda calor para o

ambientefrio.

Por que sentimos

mais fome em dias

mais frios do que em

dias de muito calor?

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Eq_it-na_pizza-margherita_sep2005_sml.jpg

Em dias frios, a circulação sanguínea na superfície de nossa pele aumenta para compensar

a transferência de calor do nosso

corpoao ambiente, evitando que atemperatura corporal abaixe.Moléculas de carboidratos sãoqueimadas, liberando energia em nosso organismo para compensar a energia transferida ao ambiente.

Por que os garçons abrem

garrafas de bebidas geladas

segurando somente pelo

gargalo e nunca no meio

da garrafa?

http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:Kranz_Koelsch.jpg

Para evitar a troca de calor (transferência de energia térmica) entre a

mão do garçom e a bebidagelada que estão emtemperaturas diferentes.

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

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).

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

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

Gráfico para Reação Exotérmica

HHRR

HHPP

caminho da reação

Entalpia (H)

Fonte: Rosana N. R. Campos

Gráfico para Reação Endotérmica

HHPP

HHRR

caminho da reação

Entalpia (H)

Fonte: Rosana N. R. Campos

SÓLIDO GASOSOLÍQUIDO

FUSÃO VAPORIZAÇÃO

SUBLIMAÇÃO

SOLIDIFICAÇÃO CONDENSAÇÃO

RESSUBLIMAÇÃO

Mudanças de Estado Físico da

Matéria

Fonte: Rosana N. R. Campos

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

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

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

CAPACIDADE CALORÍFICA• É a medida de quanto um material absorve ou

libera energia térmica.• É uma propriedade física única e particular das

substâncias. Ex:- A água necessita de 1 caloria de energia para

aumentar a temperatura em 1º Celsius.- O aço necessita de 0,1 caloria de energia para

aumentar a temperatura em 1º Celsius.

Para reações em meio aquoso utiliza-se um calorímetro, que nada mais é do que uma garrafa térmica.

Para reações de combustão utiliza-se uma bomba calorimétrica.

Como pode ser medido o calor de uma reação

Nos dois casos o calor é transferido para uma massa de

água e obtido a partir da expressão:

Q = m . c . t http://www.educador.brasilescola.com/estrategias-ensino/aula-pratica-construcao-um-calorimetro.htm

Qual é a quantidade de calorliberada em uma reação químicacapaz de aquecer 3 Kg de águaDe 30oC a 38oC? (Dado: calorespecífico da água= 1cal/g.oC.)

EXERCÍCIO - 01

Fonte: SANTOS, W.L.P.; MÓL, G. S. Química e Sociedade: volume único. São Paulo: Nova Geração, p. 367, 2005.

Q = 3000g . 1cal/goC . (38oC – 30oC)Q = 3000 . 1 . 8Q = 24.000 cal (ou 24 Kcal)

Q = m . c . ΔT

RESOLUÇÃO

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.

1- Entalpia de Formação (Hf)

Corresponde a energia envolvida naformação de um mol de substância

apartir de substâncias simples, noestado 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.

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!

3- Entalpia de Combustão

Energia liberada na reação de 1 mol desubstância (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).

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

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 Kcal

HCl(g) + H2O(l) HCl(aq) H= -18,0 Kcal

5- Entalpia de Neutralização

Calor liberado na formação de 1mol de água, a partir daneutralização de 1 mol de íons H+

por 1 mol de íons OH-, em soluçãoaquosa diluída.Ex: HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O(l)

H= -13,8 Kcal

Na reação de ácido forte com baseforte a variação de entalpia éaproximadamente constante pois

areação é sempre:

H+ + OH- H2O

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).

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).

LEI DE HESS

BBAA CCHH11 HH22

HH33

H3 = H1 + H2

Fonte: Rosana N. R. Campos

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.

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

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 Quando TODASTODAS entalpias de formação forem entalpias de formação forem conhecidas:conhecidas:

Utilizando entalpias de Utilizando entalpias de formaçãoformação

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.

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

Utilizando entalpias de Utilizando entalpias de ligaçãoligação

Nos reagentes sempre Nos reagentes sempre ocorrerá quebra de ligações ocorrerá quebra de ligações

((ΔΔH>0)H>0) e nos produtos e nos produtos ocorrerá formação de ligações ocorrerá formação de ligações

((ΔΔH‹0).H‹0).

ΔH= ΔH (reagentes) + ΔH (produtos)

(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

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.

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

BIBLIOGRAFIA

BENABOU, J.; RAMANOSKI, M. Química: volume único. São Paulo: Atual, 2003.CANTO, E. l.; PERUZZO, T. M. Química na abordagem do cotidiano – Físico-Química: volume 2. 2ed. São Paulo: Moderna, 1998.CANTO, E. l.; PERUZZO, T. M. Química: volume único. 2 ed. São Paulo: Moderna, 2003. CANTO, E. l.; PERUZZO, T .M. Química na abordagem do cotidiano: volume único. 2ed. São Paulo: Moderna, 2002.CARVALHO, G. C.; Química Moderna 2. São Paulo:Scipione, 1995.CARVALHO, G. C.; SOUZA, C. L. Química de olho no mundo do trabalho: volume único. São Paulo:Scipione, 2003.FELTRE, R. FÍSICO-QUÍMICA: volume 2. 6ed. São Paulo: Moderna, 2004.FONSECA, Martha Reis Marques da. Completamente Química: FÍSICO-QUÍMICA. São Paulo: FTD, 2001.HARTWIG, D. R., SOUZA, E. e MOTA, R. N. Físico- Química: volume 2. São Paulo, Scipione, 1999.LEMBO, A.; SARDELA, A. Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, 1988.MATSUI, Ana N.; LINGUANOTO, Maria; UTIMURA, Teruko Y. Química, 2: 2o Grau. São Paulo: Editora FTD, 1987.NOBREGA, O. S.; SILVA, E. R.; SILVA, R. H. Química: volume único. 1ed. São Paulo: Ática, 2005.SANTOS, W. L. P.; MÓL, G. S. Química e Sociedade: volume único. São Paulo: Nova Geração, 2005.SARDELA, A.; MATEUS, E. Curso de Química: volume 2. 10ed. São Paulo: Ática, 1992.USBERCO,J.;SALVADOR,E. Química: volume único. 2ed. São Paulo: Saraiva, 1998.