Termoquimica Estado Padrãa

2º TRIMESTRE2º TRIMESTRE 2º SÉRIE – Ensino Médio2º SÉRIE – Ensino Médio

FATORES QUE INFLUEM NA FATORES QUE INFLUEM NA ENTALPIAENTALPIA

Em uma equação termoquímica deve Em uma equação termoquímica deve constar:constar:

☻ Valor do ΔH

☻ estado físico

☻ estados alotrópicos

☻ quantidades em mol ( estequiometria da reação )

OBS: quando a temperatura não for indicada, significa que a reação foi realizada numa temperatura de 298 K (25º C).

Analise os exemplos a seguir:Analise os exemplos a seguir:

1) 1 H2(g) + ½ O2(g) → 1 H2O(L) ΔH = - 286 kJ

2) 2 H2(g) + 1 O2(g) → 2 H2O(L) ΔH = - 572 kJ 3) 1 H2(g) + ½ O2(g) → 1 H2O(s)

ΔH = - 293 kJEm 1 e 3 ocorre apenas uma mudança de estado físico do produto, acarretando uma mudança no ΔH.

Em 1 e 2 ocorre apenas mudança na quantidade de matéria dos participantes da reação, acarretando uma mudança no ΔH.

Analise os exemplos a seguir:Analise os exemplos a seguir:4) 1 C graf + 1 O2(g) → 1 CO2(g) ΔH = - 393,5 kJ

5) 1 C diamante + 1 O2(g) → 1 CO2(g) ΔH = - 395,4 kJ

Em 4 e 5 ocorre alteração no estado alotrópico do carbono (C), acarretando uma mudança no ΔH da reação.

FATORES QUE ALTERAM O FATORES QUE ALTERAM O ΔΔH H EM UMA EQUAÇÃO EM UMA EQUAÇÃO

TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA As quantidades em mols de reagentes As quantidades em mols de reagentes

e produtos.e produtos. Estados físicos de reagentes e Estados físicos de reagentes e

produtos.produtos. Estados alotrópicos de reagentes e Estados alotrópicos de reagentes e

produtos.produtos. A temperatura na qual a reação foi A temperatura na qual a reação foi

realizada.realizada.

O estado padrão de uma O estado padrão de uma substânciasubstância

Para efetuar cálculos, Para efetuar cálculos, necessita-se de um necessita-se de um referencialreferencial, que , que chamaremos de chamaremos de padrãopadrão e a e a ele atribui-se o valor ele atribui-se o valor ZERO ZERO de entalpia.de entalpia.

Escolhendo um padrãoEscolhendo um padrão Para uma substância se Para uma substância se

encontrar no estado padrão (Hencontrar no estado padrão (Hº) º) deve estardeve estar::

≈ ≈ no seu estado físico mais no seu estado físico mais comum.comum.

≈ ≈ na sua variedade alotrópica na sua variedade alotrópica mais estável.mais estável.

≈ ≈ à pressão de 1 atm e à pressão de 1 atm e temperatura de 298 K (25º C).temperatura de 298 K (25º C).

Atribuindo a entalpia zero a um Atribuindo a entalpia zero a um padrãopadrão

É convencionado que apenas substâncias É convencionado que apenas substâncias simples no estado padrão possuem simples no estado padrão possuem entalpia igual a ZERO.entalpia igual a ZERO.

Ex: HEx: H2(g)2(g); C ; C graf graf ; S ; S rômbicorômbico ; P ; P vermelhovermelho; O; O2(g)2(g)

Substâncias compostas no estado padrão Substâncias compostas no estado padrão não possuem entalpia igual a zero.não possuem entalpia igual a zero.

Ex: HEx: H22OO(L)(L); NH; NH3(g)3(g), CO, CO2(g)2(g)

Principais formas alotrópicasPrincipais formas alotrópicas

OXIGÊNIOOXIGÊNIO

Ex: OEx: O2(g)2(g) ↔ gás oxigênio ↔ gás oxigênio (+ estável)(+ estável)

OO3(g)3(g) ↔ gás ozônio ↔ gás ozônio

ENXOFREENXOFRE

Ex: S Ex: S rômbicorômbico ↔ enxofre rômbico ↔ enxofre rômbico (+ estável)(+ estável)

S S monoclínicomonoclínico ↔ enxofre monoclínico ↔ enxofre monoclínico

CARBONOCARBONOEx: C Ex: C grafgraf ↔ carbono grafite ↔ carbono grafite (+ estável)(+ estável)

C C diamdiam ↔ carbono diamante ↔ carbono diamante

FÓSFOROFÓSFOROEx: P Ex: P vermelhovermelho ↔ fósforo vermelho ↔ fósforo vermelho (+estável)(+estável)

P P brancobranco ↔ fósforo branco ↔ fósforo branco

ENTALPIA DE FORMAÇÃO ENTALPIA DE FORMAÇÃO ((ΔΔHHººff))

É a É a variação de entalpiavariação de entalpia verificada na reação de verificada na reação de formação de 1 mol da referida formação de 1 mol da referida substância (produto), a partir substância (produto), a partir de de substâncias simplessubstâncias simples no no estado-padrãoestado-padrão (reagentes). (reagentes).

Exemplos:Exemplos:1 H1 H2(g)2(g) + ½ O + ½ O2(g)2(g) → H→ H22OO(L)(L) ΔΔHHffº= -286 kJº= -286 kJ

☻☻É o É o ΔΔHHffº da º da HH22OO(L)(L)

☺☺A equação apresenta um A equação apresenta um único produto e os e os reagentes são substâncias simples no reagentes são substâncias simples no estado-padrão..

1 H1 H2(g)2(g) + ½ O + ½ O22(L)(L) → H→ H22OO(L)(L) ΔΔHH= - 298 kJ= - 298 kJ

☻☻Não é o Não é o ΔΔHHffº da º da HH22OO(L)(L)

☺☺Apesar de a equação apresentar um único produto, Apesar de a equação apresentar um único produto, o reagente Oo reagente O22(L)(L) não se encontra no se encontra no estado-padrão..

1 C1 Cgrafgraf + 1 O + 1 O2(g)2(g) → 1 CO→ 1 CO2(g)2(g) ΔΔHfHfº= - 393,5 kJº= - 393,5 kJ♦♦ É o É o ΔΔHfHfº do COº do CO2(g)2(g). . ♦♦ Equação apresenta um único produto e os reagentes Equação apresenta um único produto e os reagentes são são substâncias simples no no estado padrão.

1 C1 Cdiamantediamante + 1 O+ 1 O2(g)2(g) → 1 CO → 1 CO2(g)2(g) ΔΔH= -395,4 kJH= -395,4 kJ♦♦ Não é Não é ΔΔHfHfº do COº do CO2(g)2(g). . ♦♦ Apesar de a equação apresentar um único produto, o Apesar de a equação apresentar um único produto, o reagente Creagente Cdiamantediamante não se encontra no se encontra no estado-padrão..

O calor de formação (O calor de formação (ΔΔHHffº) de º) de uma substância é numericamente uma substância é numericamente igual à entalpia de 1 mol dessa igual à entalpia de 1 mol dessa substância.substância.

Matematicamente, pode-se escrever:Matematicamente, pode-se escrever:

ΔΔHHffº = Hp – Hrº = Hp – Hr-286 kJ = H -286 kJ = H HH22OO(L)(L) - zero - zeroSendo:Sendo:

H H HH22OO(L)(L) = = ΔΔHHffº (º (HH22OO(L)(L)) = - 286 kJ) = - 286 kJ

Entalpia padrão de combustão Entalpia padrão de combustão ((ΔΔHHccº)º)

É a variação de entalpia É a variação de entalpia verificada na verificada na combustão total ((completa) de 1 mol da ) de 1 mol da substância, supondo que substância, supondo que todos os participantes da da reação (reagentes e reação (reagentes e produtos) se encontram no produtos) se encontram no estado-padrão..

Reação de combustãoReação de combustão É necessário o É necessário o combustível combustível e o e o

comburentecomburente ( (O2).). 1 H1 H2(g) 2(g) + ½ O+ ½ O2(g)2(g) → H→ H22OO(L)(L)

ΔΔHcHcº = - 286 kJº = - 286 kJ

1 C1 Cgraf graf + 1 O+ 1 O2(g)2(g) → 1 CO → 1 CO2(g)2(g) ΔΔHcHcº = - 393,5 kJº = - 393,5 kJ

1 C1 C44HH10(g)10(g) + 13/2 O + 13/2 O2(g)2(g) → 4 CO → 4 CO2(g)2(g) + +

5 H5 H22OO(L)(L) ΔΔHcHcº = - 2656,3 kJº = - 2656,3 kJ

ObservaçõesObservações

ΔHcº é sempre é sempre negativo, ou seja, , ou seja, reações de combustãoreações de combustão são são sempre sempre exotérmicasexotérmicas..

Em certas reações, o Em certas reações, o ΔΔHcHcº º é igual ao é igual ao ΔΔHHººf f , , pois a reação além de formação pois a reação além de formação

é uma combustão.é uma combustão. Existem ainda reações cujo Existem ainda reações cujo ΔΔH H

corresponde somente a corresponde somente a ΔΔHcHcº ou º ou ΔΔHHººff

Entalpia de neutralizaçãoEntalpia de neutralização((ΔΔHHººNEUTNEUT))

É a variação de entalpia É a variação de entalpia correspondente à reação entre 1 mol correspondente à reação entre 1 mol de íons Hde íons H++(aq) (aq) com 1 mol de íons OHcom 1 mol de íons OH--

(aq)(aq). .

≈ ≈ REAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO.REAÇÃO DE NEUTRALIZAÇÃO.

☻ ☻ 1 H1 H++(aq)(aq) + 1 OH + 1 OH--(aq)(aq) → 1 H → 1 H22OO(L)(L)

ΔΔHHººNEUTNEUT = - 13,8 kcal ou -58 kJ = - 13,8 kcal ou -58 kJ

Esse valor de Esse valor de entalpia padrãoentalpia padrão de de neutralizaçãoneutralização é válido para é válido para

neutralizações envolvendo neutralizações envolvendo ácidosácidos e e bases fortesbases fortes, e , e

constante para a formação de constante para a formação de 1 mol de H de H22OO(L)(L)..

ΔΔHHººNEUTNEUT = - 13,8 kcal ou -58 = - 13,8 kcal ou -58 kJkJ

EXEMPLOSEXEMPLOS HClHCl(aq)(aq) + KOH + KOH(aq)(aq) → KCl→ KCl(aq)(aq) + H + H22OO(L)(L)

ΔΔHHººNEUTNEUT = - 13,8 kcal ou -58 kJ = - 13,8 kcal ou -58 kJ

HH22SOSO4(aq)4(aq) + Ca(OH) + Ca(OH)2(aq)2(aq) → CaSO → CaSO4(aq)4(aq) + 2 H + 2 H22OO(L)(L)

ΔΔHHººNEUTNEUT = - 27,6 kcal ou -116 kJ = - 27,6 kcal ou -116 kJ

HCNHCN(aq)(aq) + NaOH + NaOH(aq)(aq) → NaCN→ NaCN(aq)(aq) + H + H22OO(L)(L)

ΔΔHHººNEUTNEUT = - 2,86 kcal = - 2,86 kcal

Ácido fracoÁcido fraco

Exercícios p. 11 no= 11, 14.