T ERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS

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