Energia e Reacções Químicas

Energia e Reacções Químicas

Sistemas Químicos● Sistema é a parte do universo que se pretende estudar

● A parte do universo que não está em estudo é designada por meio exterior

● A parte do meio exterior que interage com o sistema é a vizinhança

● A fronteira é o que separa o sistema do meio exterior

Os sistemas podem-se classificar em:

Sistemas isolados – não há troca de matéria nem de energia com o meio exterior

Sistemas fechados – há troca de energia mas não de matéria com o meio exterior

Sistemas abertos – há troca de energia e de matéria com o meio exterior

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Sistemas Químicos

Para a energia interna de um sistema químico contribuem duas fracções:

Energia Cinética, relacionada com o movimento das partículas do sistema

Energia Potencial, relacionada com as interacções entre as partículas

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Energia Interna de um Sistema Químico

Energia do sistema = Energia Cinética + Energia Potencial

U = Ec + Ep

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Energia Interna de um Sistema Químico

TB > TA

ECB > ECA

Pela 1ª Lei da Termodinâmica a energia de um sistema isolado é constante

Energia e Reacções QuímicasConservação de Energia em Sistemas Isolados

U=constante⇒U=0ECE P=constante⇒ECE P=0

EC=−EP

Reacção Exotérmica – Aumento de temperatura (aumento da Energia Cinética e diminuição da Energia Potencial

Reacção Endotérmica - Diminuição da temperatura (diminuição da Energia Cinética e aumento da Energia Potencial

Há troca de energia com o exterior sob a forma de calor (Q) ou trabalho (W)

Energia e Reacções QuímicasConservação de Energia em Sistemas Fechados

U sistemaU meioexterior=constante

O conteúdo calorífico de um sistema tem o nome de entalpia (H)

A variação de entalpia numa reacção química é igual à diferença entre o somatório das entalpias dos produtos de reacção e o somatório das entalpias dos reagentes

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Calor de Reacção

H=∑ H produtos−∑ H reagentes

H=H final−H inicial

A variação de entalpia é avaliada pela quantidade de energia sob a forma de calor trocada entre o sistema e a vizinhança

Se o sistema perde calor para o exterior a reacção é exotérmica

Energia e Reacções Químicas

Calor de Reacção

Se o sistema recebe calor do exterior a reacção é endotérmica

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Calor de Reacção

Calor de reacção (Q) é a quantidade de calor trocada entre o sistema e o meio exterior de modo a que a temperatura do sistema depois da reacção seja igual à temperatura no início da reacção

Normalmente os calores de reação são definidos para a temperatura de 25ºC

Energia e Reacções Químicas

Calor de Reacção

Se o sistema perde calor para o exterior a reacção é exotérmica

Energia e Reacções Químicas

Calor de Reacção

Se o sistema recebe calor do exterior a reacção é endotérmica

Energia e Reacções Químicas

Calor de Reacção

Na formação de uma ligação química há libertação de energia – Energia de Ligação

Na quebra de uma ligação química há absorção de energia – Energia de Dissociação

A Energia de Ligação e a Energia de Dissociação têm valores simétricos

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Calor de Reacção e Ligações Químicas

Energia e Reacções Químicas

Calor de Reacção e Ligações Químicas

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

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Calor de Reacção e Ligações Químicas

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

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Calor de Reacção e Ligações Químicas

Uma equação termoquímica especifica o calor de reacção correspondente

3 H2 (g) + N2 (g) → 2 NH3 (g)

Por cada mole de moléculas de amoníaco formado libertam-se 41,5 kJ de energia

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Equações Termoquímicas

H=−93kJ