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.