Termodinamica

Prof. Nunes

Universidade Federal do Ceará

Centro de Ciências

Departamento de Química Orgânica e Inorgânica

Química Geral e Orgânica

TermodinâmicaTermodinâmica

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Prof. Dr. José Nunes da Silva [email protected]

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� Correlacionar os termos “endotérmicoendotérmico” e “exotérmicoexotérmico” com fluxofluxo dede calorcalor

entreentre umum sistemasistema ee suasua vizinhançavizinhança.

ObjetivosObjetivos

� Estudar funçõesfunções dede estadoestado e o significado do termo entalpiaentalpia e seusdiferentes “tipos”.

� Descrever experiências que rendam informaçõesinformações termoquímicastermoquímicas.

� Estudar a leilei dede HessHess.

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� Estudar a leilei dede HessHess.

� Realizar cálculoscálculos utilizando a partir de equaçõesequações termoquímicastermoquímicas.

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EnergiaEnergia

�� EnergiaEnergia é muito importante em muitos campos de nossas vidas:

� Alimentos

� Combustíveis� Combustíveis

� Aquecimento

� Eletricidade

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� O conceito de energiaenergia está no ”coração” da ciência.

� Todos os processosprocessos físicosfísicos e químicosquímicos são acompanhados datransferênciatransferência de energiaenergia.

EnergiaEnergia

transferênciatransferência de energiaenergia.

� Porque a energiaenergia nãonão podepode serser criadacriada ouou destruídadestruída, devemosdevemos

entenderentender comocomo fazerfazer aa "contabilidade"contabilidade" das transferênciastransferências de energiaenergiade umum corpocorpo (ou(ou umauma substância)substância) parapara outro,outro, ouou dede umauma formaforma dedeenergiaenergia parapara outraoutra.

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Termodinâmica e TermoquímicaTermodinâmica e Termoquímica

�� TermodinâmicaTermodinâmica é o estudo da energia, calor e trabalho.

� Preocupa-se com a transformaçãotransformação e a transferênciatransferência de energiaenergia.

�� PodePode serser aplicadaaplicada aa transformaçõestransformações químicasquímicas, tais como:

� cálculo da quantidadequantidade dede calorcalor liberadoliberado ou absorvidoabsorvido em uma

reação química

DQOI - UFC(NH(NH44))22CrCr22OO77 →→ CrCr22OO33 NHNH44SCN + SCN + Ba(OH)Ba(OH)22.8H.8H22OO5

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Termodinâmica e TermoquímicaTermodinâmica e Termoquímica

�� PodePode serser aplicadaaplicada àsàs transformaçõestransformações químicasquímicas, tais como:

� a energiaenergia liberadaliberada ou consumidaconsumida na mudança física, como a

ebulição ou o congelamento da água.ebulição ou o congelamento da água.

Curva de Curva de

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calor fornecido

Curva de Curva de

aquecimentoaquecimento

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Leis da TermodinâmicaLeis da Termodinâmica

� Estudaremos somentesomente aa primeiraprimeira dasdas leisleis básicasbásicas dada termodinâmicatermodinâmica.� 1ª Lei: preocupa-se em observar as variações de energia.� 2ª Lei: explica porque algumas reações ocorrem e outras não.� 2ª Lei: explica porque algumas reações ocorrem e outras não.

� Tais leis nosnos auxiliamauxiliam aa entenderentender porpor queque algumasalgumas reaçõesreações químicasquímicasocorremocorrem prontamenteprontamente ee outrasoutras nãonão.

� Por outro lado, nitrogênionitrogênio ee oxigêniooxigênio têm coexistidocoexistido nana atmosferaatmosfera háhámilharesmilhares dede anosanos semsem nenhumanenhuma reaçãoreação química significativa

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milharesmilhares dede anosanos semsem nenhumanenhuma reaçãoreação química significativaocorrendo.

NN2(g)2(g) + H+ H2(g)2(g)

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Leis da TermodinâmicaLeis da Termodinâmica

Por exemplo, uma mistura de sódio metálico ee clorocloro gasosogasoso reageviolentamente liberandoliberando uma grandegrande quantidadequantidade dede calorcalor.

+ energia+ energia

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Reação Química e EnergiaReação Química e Energia

�� JohnJohn DaltonDalton acreditava que a transformaçõestransformações

químicasquímicas envolviam juntar,juntar, separar,separar, ouou rearranjarrearranjar

átomosátomos.

�� MaisMais dede doisdois séculosséculos maismais tardetarde, esta declaraçãopermanece como uma descrição precisa de reaçõesquímicas.

� No entanto, agoraagora sabemossabemos muitomuito maismais sobresobre asas

variaçõesvariações dede energiaenergia que sãosão umauma parteparte essencialessencial

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variaçõesvariações dede energiaenergia que sãosão umauma parteparte essencialessencial

dede todatoda reaçãoreação.

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Sistema e VizinhançaSistema e Vizinhança

� É importante notar que nãonão podemospodemos medirmedir umum valorvalor absolutoabsoluto parapara aaenergiaenergia armazenadaarmazenada em um sistema químico.

� Nós só podemos medir a variaçãovariação dada energiaenergia (energiaenergia absorvidaabsorvidaouou liberadaliberada) quandoquando umauma reaçãoreação químicaquímica ocorreocorre.

� Além disso, muitas vezes éé convenienteconveniente ee necessárionecessário estabelecer umafronteira entre o sistemasistema e sua vizinhançavizinhança.

� O sistemasistema é o objeto (amostra ou mistura reacional) em estudo.

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� O sistemasistema é o objeto (amostra ou mistura reacional) em estudo.� A vizinhançavizinhança é o resto do universo.

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Sistema e VizinhançaSistema e Vizinhança

� O sistemasistema é o objeto (amostra ou mistura reacional) em estudo.� A vizinhançavizinhança é o resto do universo.

A energiaenergia pode ser;�� ((a)a) perdidaperdida dodo sistemasistema para o ambiente

(b(b)) adquiridaadquirida pelopelo sistemasistema�� (b(b)) adquiridaadquirida pelopelo sistemasistema do ambiente.

� Esta variação de energia, nana formaforma dede calorcalor, pode ser medida porque atemperaturatemperatura dodo sistemasistema (ou(ou ambiente)ambiente) podepode mudar,mudar, e esta propriedadepode ser medida.

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�� EstratégiasEstratégias experimentaisexperimentais parapara medirmedir variaçõesvariações dede temperaturatemperatura ecálculos de calor de reações são vistos na calorimetriacalorimetria.

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Reações Endotérmica e ExotérmicaReações Endotérmica e Exotérmica

� A primeiraprimeira leilei dada termodinâmicatermodinâmica afirma que a energiaenergia dodo universouniverso ééconstanteconstante.

� É a leilei dada conservaçãoconservação dede energiaenergia.� É a leilei dada conservaçãoconservação dede energiaenergia.� O estudoestudo dasdas transformaçõestransformações dede energiaenergia que ocorrem em

reações químicas éé umauma aplicaçãoaplicação muitomuito práticaprática dada leilei.

Considere, por exemplo, a reação geral:

AA--BB CC--DD

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PodemosPodemos terter umum processoprocesso::

endotérmicoendotérmico ouexotérmicoexotérmico.

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AA--BB CC--DD

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Reação ExotérmicaReação Exotérmica

� Se a energiaenergia necessárianecessária parapara quebrarquebrar a ligação A-B for menor que aenergiaenergia liberadaliberada quando a ligação C-D se forma, a reação irá liberar oexcesso de energia (exotérmica)exotérmica)..

AA--BB CC--DDAA--BB CC--DD

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� Um exemplo de uma reaçãoreação exotérmicaexotérmica é a combustãocombustão dodo metanometano:

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Reação EndotérmicaReação Endotérmica

� Se a energiaenergia necessárianecessária parapara quebrarquebrar as ligações A-B for maiormaior dodo queque

a energiaenergia liberadaliberada quandoquando aa ligaçãoligação C-D se formaforma , a reação vai precisarde uma fornecimento de energia externo (endotérmicoendotérmico).

AA--BB CC--DD

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� Um exemplo de uma reaçãoreação endotérmicaendotérmica é a decomposiçãodecomposição dada amôniaamônia:

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Variação de EntalpiaVariação de Entalpia

� A variaçãovariação nana entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H)H) de um sistema é igual ao calorcalor liberadoliberado ou

absorvidoabsorvido, à pressãopressão constanteconstante.

� Em um processo exotérmicoexotérmico (libera calorlibera calor) a entalpia da reação diminui.

ZnZn(s)(s) + I+ I2(s)2(s) →→→→→→→→ ZnIZnI22 (s)(s)

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Determinação de Experimental Determinação de Experimental -- CalorímetroCalorímetro

� A mediçãomedição dede variaçãovariação dede energiaenergia de calor em uma reação química é acalorimetriacalorimetria.

� Esta técnicatécnica envolveenvolve aa mediçãomedição dada variaçãovariação dada temperaturatemperatura dede umum� Esta técnicatécnica envolveenvolve aa mediçãomedição dada variaçãovariação dada temperaturatemperatura dede umumquantidadequantidade dede águaágua (ou(ou solução)solução) que está em contato com a reação deinteresse, e isolada da vizinhança.

� Um dispositivo utilizado para essas medidasé o calorímetrocalorímetro, que medemede asas variaçõesvariações dedecalorcalor (em(em calorias),calorias), atravésatravés dede mediçõesmedições dedevariaçõesvariações dede temperaturatemperatura.

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variaçõesvariações dede temperaturatemperatura.

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Determinação de ExperimentalDeterminação de Experimental

� Um copocopo dede isoporisopor é um projeto simples para um calorímetrocalorímetro, e produzresultados surpreendentemente precisos.

� É um bom isolante e, quando preenchido com solução, pode ser usadousado� É um bom isolante e, quando preenchido com solução, pode ser usadousadoparapara medirmedir mudançasmudanças dede temperaturatemperatura que ocorrem como resultado deuma reação química ocorre nessa solução.

� A variaçãovariação nana temperaturatemperatura dada soluçãosolução,causada pela reação, podepode serser usadausada paraparacalcularcalcular oo ganho ou perdaperda dede energiaenergia caloríficacaloríficaparapara aa reaçãoreação.

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parapara aa reaçãoreação.

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CapacidadeCapacidade TérmicaTérmica: calor requerido para aumentar a temperatura de umobjeto em 1oC. QuantoQuanto maiormaior aa amostra,amostra, maiormaior suasua capacidadecapacidade

térmicatérmica.

Capacidade TérmicaCapacidade Térmica

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� A capacidadecapacidade térmicatérmica dede umum calorímetrocalorímetro pode ser determinadaatravés da medida dodo aumentoaumento dada temperaturatemperatura do calorímetro (e dasolução que ele contém) após adiçãoadição dede umauma quantidadequantidade conhecidaconhecida dedecalorcalor..

Capacidade Térmica do CalorímetroCapacidade Térmica do Calorímetro

� A capacidadecapacidade térmicatérmica de um calorímetro é, às vezes, chamada deconstanteconstante dodo calorímetrocalorímetro.

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ExemploExemplo: Suponha que nós medimos um aumento de temperatura de22,,00 ooCC quando fornecemos 9898 kJkJ para aquecer uma amostra deetanol. CalculeCalcule aa capacidadecapacidade térmicatérmica (C)(C) dodo etanoletanol.

Capacidade TérmicaCapacidade Térmica

C =98 KJ

2,0 oC= + 49 KJ/oC

SoluçãoSolução:

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Calor EspecíficoCalor Específico

� Cada objetoobjeto temtem suasua própriaprópria capacidadecapacidade térmicatérmica, isto é, a quantidade decalor necessária para alterar a sua temperatura em 1 oC. A capacidadecapacidadetérmicatérmica é a constante de proporcionalidade na equação anterior:

C =C =

� A propriedade está relacionada com o calorcalor específicoespecífico (c)(c):: aaquantidadequantidade dede calorcalor necessárianecessária parapara alteraralterar aa temperaturatemperatura dede 11 gramagrama

dede umauma substânciasubstância porpor umum 11 ooCC:

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cc

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� O calorcalor específicoespecífico de uma substância é definido como aa quantidadequantidade dedeenergiaenergia (calorias)(calorias) necessárianecessária parapara elevarelevar aa temperaturatemperatura dede 11gg dadasubstânciasubstância emem 11ºCºC.

� O conhecimento do calorcalor específicoespecífico dada águaágua (ou da solução aquosa),juntamente com oo númeronúmero totaltotal dede gramasgramas dede soluçãosolução, e do aumentoaumento dadatemperaturatemperatura (medida pela diferença entre as temperaturas final e inicialda solução), permitepermite oo cálculocálculo dodo calorcalor liberadoliberado durantedurante aa reaçãoreação.

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� A quantidadequantidade dede calorcalor absorvidaabsorvida ou liberadaliberada pela reação (qq) é oproduto da massamassa dada soluçãosolução no calorímetro (mm), o calorcalor específicoespecífico dasolução (cc), e variaçãovariação dada temperaturatemperatura (∆T) da solução, quando a reaçãovai do estado inicial ao estado final.

� O calorcalor é calculado usando-se a seguinte equação:

q = m x c x q = m x c x ∆∆∆∆∆∆∆∆TT

comcom aa unidadeunidade::

Calorias = g x calorias x Calorias = g x calorias x ooCC

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Calorias = g x calorias x Calorias = g x calorias x ooCCgg xx ooCC

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A um calorímetro que contém 50,00 g de água, foram adicionados 3,358 kJ de calorpara um. A temperatura da água e do calorímetro, originalmente em 22,34 °C,aumentou para 36,74 °C. Calcule a capacidade térmica do calorímetro em J/°C. Ocalorcalor específicoespecífico dada águaágua é 4,184 J/g°C.


SoluçãoSolução::

∆T =

Calor absorvido pela água

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Calor absorvido pelo calorímetro

�� AA quantidadequantidade totaltotal dede calorcalor foifoi adicionadoadicionado foifoi igualigual 33,,358358 kJkJ.� A diferença entre estes valores de calor é a quantidade de calor absorvida

pelo calorímetro.

continua.....continua.....25

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SoluçãoSolução:: continua...

Para se obter a capacidade térmica do calorímetro, dividimos aquantidadequantidade dede calorcalor absorvidaabsorvida pelopelo calorímetrocalorímetro, 346 J, por variação de


quantidadequantidade dede calorcalor absorvidaabsorvida pelopelo calorímetrocalorímetro, 346 J, por variação detemperatura

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CalorímetroCalorímetro

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http://www.chem.iastate.edu/group/Greenbowe/sections/projectfolder/simDownload/index4.html#thermoChem

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Calor Específico de MetaisCalor Específico de Metais

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Calor Específico de MetaisCalor Específico de Metais

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Calculando a Energia EnvolvidaCalculando a Energia Envolvida

Se 00,,050050 molmol dede ácidoácido clorídricoclorídrico (HCl)(HCl) é misturado com 00,,050050 molmol dedehidróxidohidróxido dede sódiosódio (NaOH)(NaOH) em um calorímetro, a temperatura de100g da solução resultante aumenta de 25,0 oC para 31,5 oC. SeSe ooespecíficoespecífico calorcalor dada soluçãosolução éé dede 11,,0000 cal/gHcal/gH22OO..ooC,C, calculecalcule aa quantidadequantidade dedeenergiaenergia (q)(q) envolvidaenvolvida nana reaçãoreação.. AA reaçãoreação éé endotérmicaendotérmica ouou exotérmica?exotérmica?energiaenergia (q)(q) envolvidaenvolvida nana reaçãoreação.. AA reaçãoreação éé endotérmicaendotérmica ouou exotérmica?exotérmica?


AA variaçãovariação nana temperaturatemperatura éé::

qq == mm xx cc xx ∆∆TT

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qq == mm xx cc xx ∆∆TTqq == 100100 xx 11 xx 66,,55

qq == 650650 caloriascalorias

Logo,Logo, 650650 caloriascalorias sãosão liberadasliberadas nana reaçãoreação:: ∆∆∆∆∆∆∆∆HH == --650650 caloriascalorias..30

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Mediando Calor Usando CalorímetroMediando Calor Usando Calorímetro

Uma amostra de 50,0 mL de 0,400M de solução de sulfato de cobre (II) a23,35 °C é misturada com 50,0 mL de solução 0,600 M de hidróxido desódio, também a 23,35 °C, no calorímetro.

Após a reação ocorrer, a temperatura da mistura resultante é medida iguala 25,23 °C.

Sabendo-se que a densidade da solução final é 1,02 g/mL. Calcule aquantidade de calor que foi liberada. Suponha que o calor específico dasolução é a mesma que a da água pura: 4,184 J/g° C.

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Mediando Calor Usando CalorímetroMediando Calor Usando Calorímetro

SoluçãoSolução:: dd == m/m/vv

logologo:: mm == vv xx dd

volume densidade


Quantidade de calor

absorvido pelo calorímetro

Quantidade de calor

absorvida pela solução

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QQ == CC xx ∆∆∆∆∆∆∆∆TT ++ mm xx cc xx ∆∆∆∆∆∆∆∆TT

(A reação deve ter liberado)

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0,10 mol de cloreto de amônio (NH4Cl) é dissolvido em água produzindo100g de solução, a temperatura da água diminui de 25,0 oC para 18,0 oC.SeSe oo calorcalor específicoespecífico dada soluçãosolução resultanteresultante éé 11,,0000 cal/gcal/g..ooC,C, calculecalcule aaquantidadequantidade dede energiaenergia (q)(q) envolvidaenvolvida nono processoprocesso.. AA dissoluçãodissolução dodo cloretocloretodede amônioamônio éé endotérmicaendotérmica ouou exotérmica?exotérmica?dede amônioamônio éé endotérmicaendotérmica ouou exotérmica?exotérmica?


AA variaçãovariação nana temperaturatemperatura éé::

qq == mm xx cc xx ∆∆TTqq == 100100 xx 11 xx ((--77))

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qq == 100100 xx 11 xx ((--77))

qq == -- 700700 caloriascalorias

Logo,Logo, 700700 caloriascalorias sãosão absorvidasabsorvidas dada vizinhançavizinhança:: ∆∆∆∆∆∆∆∆HH == ++700700 caloriascalorias..

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Calorias NutricionaisCalorias Nutricionais

� Muitas reações químicas que produzem calor são reaçõesreações dede

combustãocombustão.

� Em nossos corpos, alimentos (carboidratos, proteínas e gorduras) sãooxidados para liberar energia.oxidados para liberar energia.

� O valorvalor energéticoenergético é geralmente reportado em unidades de caloriasnutricionais, também conhecida como CaloriasCalorias (com C maísculo).

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Bomba CalorimétricaBomba Calorimétrica

� Um tipo especial de calorímetro, uma bombabomba calorimétricacalorimétrica, é útil para amedição do valor energético (calorias) de alimentos.

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Calculando o Valor Energético de AlimentosCalculando o Valor Energético de Alimentos

Um grama de glicose foi queimado em uma bomba calorimétrica. Atemperatura de 1000g de água foi aumentada de 25,0 oC para 28,8 oC.CalculeCalcule oo valorvalor energéticoenergético dada glicoseglicose (em(em Kcal/g)Kcal/g).


AA variaçãovariação nana temperaturatemperatura éé:: ∆∆TT == 33,,88 ooCC

qq == mm xx cc xx ∆∆TTqq == 10001000 xx 11 xx ((33,,88))

qq == 38003800 caloriascalorias == 33,,88 CalCal

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Logo,Logo, oo valorvalor energéticoenergético dada glicoseglicose éé:: 33,,88 Kcal/gKcal/g..

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EntalpiaEntalpia

�� EntalpiaEntalpia é o termo usado para representar a energia, a pressãoconstante.

� É uma funçãofunção dede estadoestado, isto quer dizer que a ∆∆∆∆∆∆∆∆HH não depende damaneira pela qual é feita, mas dependedepende somentesomente dodo estadoestado inicialinicial ee dodomaneira pela qual é feita, mas dependedepende somentesomente dodo estadoestado inicialinicial ee dodoestadoestado finalfinal do sistema.

DQOI - UFC39

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Para qualquer funçãofunção dede estadoestado XX que tenha um valor XXii inicialmente eum valor XXff no estadoestado finalfinal do sistema, podemos escrever:

∆∆∆∆∆∆∆∆X = X = XX -- XX∆∆∆∆∆∆∆∆X = X = XXff -- XXii

DQOI - UFC40

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� A variaçãovariação nana entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H)H) de um sistema é igual ao calorcalor liberadoliberado ou

absorvidoabsorvido, a pressão constante.

� Em um processo endotérmicoendotérmico (absorveabsorve calorcalor) a entalpia da reação

aumenta.

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NHNH44SCN + SCN + Ba(OH)Ba(OH)22.8H.8H22OO41

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Variação de Entalpia de Reações Variação de Entalpia de Reações

� A variaçãovariação dede entalpiaentalpia entre reagentes e produtos de uma reaçãoquímica é simbolizada como ∆∆∆∆Ho.

� Por convenção:� Por convenção:� a energiaenergia liberadaliberada é representada com um sinalsinal negativonegativo (indicando

um processo exotérmico):

� a energiaenergia absorvidaabsorvida é mostrada com um sinalsinal positivopositivo (indicandouma reação endotérmica).

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uma reação endotérmica).

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∆∆∆∆∆∆∆∆H de FusãoH de Fusão

� É a variaçãovariação dede entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H)H) que acompanha a fusão, por mol de

moléculas.

� A fusão é endotérmicaendotérmica: ∆∆HHfusãofusão >> 00

DQOI - UFC43

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∆∆∆∆∆∆∆∆H de CongelamentoH de Congelamento

� É a variaçãovariação dede entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H)H) que acompanha o líquido retornar ao

estado sólido, por mol, de moléculas.

� O congelamento é exotérmicoexotérmico: ∆∆HHcongelamentocongelamento << 00

DQOI - UFC44

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∆∆∆∆∆∆∆∆H de VaporizaçãoH de Vaporização

� É a variaçãovariação dede entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H),H), por mol de moléculas, entre os estados

líquido e vapor de uma substância.

� A vaporização é endotérmicaendotérmica: ∆∆HHvaporizaçãovaporização >> 00

DQOI - UFC45

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∆∆∆∆∆∆∆∆H de SublimaçãoH de Sublimação

� É a variaçãovariação dede entalpiaentalpia ((∆∆∆∆∆∆∆∆H),H), por mol de moléculas, quando o sólido

sublima.

� A sublimação é endotérmicaendotérmica: ∆∆HHsublimaçãosublimação >> 00

DQOI - UFC46

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Equação TermoquímicaEquação Termoquímica

� A equaçãoequação químicaquímica balanceadabalanceada, juntamentejuntamente comcom oo seuseu valorvalor dede HH, é

chamada de equaçãoequação termoquímicatermoquímica. Por exemplo,

é uma equaçãoequação termoquímicatermoquímica que descreve a combustão (queima) de um

mol de etanol líquido a uma determinada temperatura e pressão. Os

coeficientescoeficientes estequiométricosestequiométricos de tal equação devem ser

interpretados como númerosnúmeros dede molsmols.

DQOI - UFC

interpretados como númerosnúmeros dede molsmols.

� Assim, 11..367367 kJkJ dede calorcalor éé liberadoliberado quando um mol

de C2H5OH(l) reage com três mols de O2(g) para dar dois mols de CO2(g) e

três mols de H2O(l).

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∆∆∆∆∆∆∆∆H de ReaçãoH de Reação

Processo exotérmicoProcesso exotérmico

aumentando a Entalpia


DQOI - UFC48



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� A reaçãoreação inversainversa exigiria a absorçãoabsorção de 1.367 kJ nas mesmas

condições.

Processo endotérmicoProcesso endotérmico+



DQOI - UFC49



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�� MultiplicandoMultiplicando--sese todostodos osos coeficientescoeficientes estequiométricoestequiométrico dede umauma equaçãoequação

termoquímicatermoquímica porpor 22 (por exemplo), a variaçãovariação dada entalpiaentalpia dada reaçãoreação

∆∆∆∆∆∆∆∆HHreaçãoreação será duasduas vezesvezes maiormaior.

EExemploxemplo::

CH4(g) + 2 O2(g) CO2(g) + 2 H2O(l) ∆∆∆∆∆∆∆∆H = H = -- 890J890J

22 CH4(g) + 44 O2(g) 22 CO2(g) + 44 H2O(l) ∆∆∆∆∆∆∆∆H = H = --1780J1780J

DQOI - UFC50

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ExercitandoExercitando

Quando 22,,6161 gramasgramas de éter dimetílico, CH3OCH3, são queimados à

pressão constante, 8282,,55 kJkJ dede calorcalor sãosão liberadosliberados. Determine a entalpiaentalpia

dada reaçãoreação (por(por mol)mol).


Q liberado = 82,5 KJ = 1455 KJ/mol

MM = 46g/molMM = 46g/mol

Número de mols = 2,61 g = 0,0567 mols

46 g/mol

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Q liberado = 82,5 KJ = 1455 KJ/mol

mol 0,0567 mols

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∆∆∆∆H = - 1455 KJ/mol

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Quando o alumínio é exposto ao oxigênio atmosférico (como em portas e

janelas de alumínio), ele é oxidado para formar óxido de alumínio. Quanto

calor é liberado pela oxidação completa de 24,2 gramas de alumínio a

25 °C e 1 atm? A equação termoquímica é:25 °C e 1 atm? A equação termoquímica é:


Q liberado por 4 mols = Q liberado por 108 (4x27)g = - 3352 KJ

DQOI - UFC52

Q liberado por 1 mol = Q liberado por 27g = - 3352 KJ = 838 KJ

4

Q liberado por 24,2 g = X

X = ∆∆∆∆H = 751,1 KJ

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Lei de Lei de HessHess

� É muito importante saber aa quantidadequantidade dede calorcalor transferidatransferida numa

reação química.

� Todavia, isto nemnem sempresempre éé possívelpossível de ser feito diretamente.

� Medições experimentais nãonão sãosão viáveisviáveis parapara todastodas asas reaçõesreações.�� SeriaSeria muitomuito demoradodemorado medir os valores para toda reação

imaginável.

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� Felizmente, há outro caminho, baseado na baseado na conservação da massa conservação da massa e da e da energiaenergia.

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Função de EstadoFunção de Estado

�� EntalpiaEntalpia é uma funçãofunção dede estadoestado.

� Sua variaçãovariação é, portanto, independenteindependente dodo caminhocaminho pelo qual

uma reação ocorre.uma reação ocorre.

DQOI - UFC54

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� Em 1840, GG..HH.. HessHess (1802-1850) publicou sua “lei

da soma de calor”, que ele derivou com base em

numerosasnumerosas observaçõesobservações termoquímicastermoquímicas.

AA variaçãovariação dede entalpiaentalpia dede umauma reaçãoreação éé aa mesmamesmasese elaela ocorrerocorrer emem umauma únicaúnica etapaetapa ouou porpor qualquerqualquersériesérie dede etapasetapas..

DQOI - UFC55

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?

DQOI - UFC56

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UtilizeUtilize asas reaçõesreações termoquímicastermoquímicas abaixoabaixo parapara calcularcalcular aa variaçãovariação dede

entalpiaentalpia dada reaçãoreação::

DQOI - UFC57

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UtilizeUtilize asas reaçõesreações termoquímicastermoquímicas aa seguirseguir parapara calcularcalcular aa variaçãovariação dede

entalpiaentalpia dada reaçãoreação::

DQOI - UFC58

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Lei de Lei de HessHess –– Outra InterpretaçãoOutra Interpretação

� Outra interpretação da LeiLei HessHess nos permite usarusar tabelastabelas dede valoresvalores

dede ∆∆∆∆∆∆∆∆HH00ff para calcularcalcular aa variaçãovariação dede entalpiaentalpia parapara umauma reaçãoreação.

� Vamos considerar novamente a reação:� Vamos considerar novamente a reação:

valores tabeladosvalores tabelados

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� Outra interpretação da LeiLei HessHess nos permite usarusar tabelastabelas dede valoresvalores

dede ∆∆∆∆∆∆∆∆HH00ff para calcularcalcular aa variaçãovariação dede entalpiaentalpia parapara umauma reaçãoreação.

� Vamos considerar novamente a reação:� Vamos considerar novamente a reação:


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DQOI - UFC

A variaçãovariação dede entalpiaentalpia padrãopadrão de uma reação é igual à somasoma dasdas entalpiasentalpias dede

formaçãoformação molarmolar padrãopadrão dosdos produtosprodutos, cada uma multiplicada por seus coeficientes,

n, na equação balanceada, menosmenos aa somasoma correspondentecorrespondente dodo entalpiasentalpias padrãopadrão

molarmolar dede formaçãoformação dosdos reagentesreagentes.61

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� Esta interpretação da LeiLei dede HessHess supõe que a reação ocorre pela

conversãoconversão dede reagentesreagentes nosnos elementoselementos em seus estados padrões, em

seguida, converteconverte osos elementoselementos nosnos produtosprodutos.

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Calcule o ∆∆∆∆∆∆∆∆HHoo da seguinte reação:


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Calcule o ∆∆∆∆∆∆∆∆HHffoo do PbO (s, yellow):


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ExercícioExercício

O peróxido de hidrogênio, H2O2, é um líquido incolor

cujas soluções são alvejantes e antissépticas.

A H2O2 é preparada num processo cuja reação

global é:

2 H2 H2(g) 2(g) + O+ O2(g)2(g) → 2 H→ 2 H22OO2(l) 2(l)

CalcularCalcular aa ∆∆HH comcom osos seguintesseguintes dadosdados::

H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(g) ∆H = -98,0 KJ

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H2O2(l) → H2O(l) + ½ O2(g) ∆H = -98,0 KJ

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H = -571,6 KJ

Resposta: Resposta: ∆∆∆∆∆∆∆∆H = H = --187,8 KJ187,8 KJ

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A amônia, na presença de um catalisador de platina, queima no oxigênio e

produz óxido nítrico, NO.

4 NH4 NH3(g) 3(g) + 5 O+ 5 O2(g)2(g) → 4 NO→ 4 NO(g) (g) + 6 H+ 6 H22OO(g) (g)

CalculeCalcule oo calorcalor dada reação,reação, àà pressãopressão constante,constante, sabendosabendo--sese queque::

N2(g) + O2(g) → 2 NO(g) ∆H = 180,6 KJ

N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) ∆H = -91,8 KJ

2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(g) ∆H = -483,7 KJ

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Resposta: Resposta: ∆∆∆∆∆∆∆∆H = H = --906,3 KJ906,3 KJ

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Os compostos com ligações duplas carbono-carbono (C=C), como o eteno

(C2H4), fixam hidrogênio numa reação conhecida como hidrogenação.

CC HH + H+ H → C→ C HHCC22HH4(g) 4(g) + H+ H2(g)2(g) → C→ C22HH6(g) 6(g)

CalculeCalcule oo calorcalor dada reação,reação, àà pressãopressão constante,constante, sabendosabendo--sese queque::

C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2 H2O(l) ∆H = -1401 KJ

C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ∆H = -1550 KJ

H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) ∆H = -286 KJ

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Resposta: Resposta: ∆∆∆∆∆∆∆∆H = H = -- 137 KJ137 KJ

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