Termoqumica FTC Qumica Geral Paulo Srgio M Mascarenhas

  • Slides: 14
Download presentation
Termoquímica FTC Química Geral Paulo Sérgio M. Mascarenhas

Termoquímica FTC Química Geral Paulo Sérgio M. Mascarenhas

Termoquímica O calor é um tipo de energia térmica presente em todas as transformações,

Termoquímica O calor é um tipo de energia térmica presente em todas as transformações, naturais ou não. A termoquímica estuda as relações entre o calor e as transformações físico-químicas. l O calor associado a estas transformações pode ser indicado por variações de entalpia (ΔH). A entalpia (H) corresponde à energia global do sistema. l

Termoquímica l Unidades de energia: l Pode-se utilizar a caloria (cal) para expressar o

Termoquímica l Unidades de energia: l Pode-se utilizar a caloria (cal) para expressar o valor energético envolvido numa reação: l 1 quilocaloria (kcal = 1000 cal) equivale à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 kg de água em 1 grau Celsius (15˚C-16 ˚C). l Em engenharia utiliza-se o joule (J) em que 1 kcal equivale a 4, 184 k. J.

Equação Termoquímica l Observe a equação A abaixo: l H 2 (g) + ½

Equação Termoquímica l Observe a equação A abaixo: l H 2 (g) + ½ O 2 (g) → H 2 O (l) ΔH = - 200 J entalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HP l Supondo que os valores das entalpias correspondentes são: l HR = 300 J HP = 100 J l ΔH = HP – HR = 100 – 300 = - 200 J

Equação Termoquímica l Observe a equação B abaixo: l 2 NH 3 (g) →

Equação Termoquímica l Observe a equação B abaixo: l 2 NH 3 (g) → H 2 (g) + N 2 (g) ΔH = + 92 J entalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HP l Supondo que os valores das entalpias correspondentes são: l HR = 400 J HP = 492 J l ΔH = HP – HR = 492 – 400 = + 92 J

Termoquímica l Dessa forma, nos processos termoquímicos pode-se observar duas situações: l HR <

Termoquímica l Dessa forma, nos processos termoquímicos pode-se observar duas situações: l HR < HP → ΔH adquire sinal positivo l Processo ENDOTÉRMICO l ABSORVE ENERGIA l HR > HP → ΔH adquire sinal negativo l Processo EXOTÉRMICO l LIBERA ENERGIA

Termoquímica As equações A e B podem ser representados graficamente: l Equação A: Reação

Termoquímica As equações A e B podem ser representados graficamente: l Equação A: Reação exotérmica l H (J) Liberação de energia HR = 300 J H 2 (g) + ½ O 2 (g) ΔH = - 200 J H 2 O (l) HP = 100 J Caminho da reação

Termoquímica l Reação endotérmica Equação B: Absorção de energia H (J) H 2 (g)

Termoquímica l Reação endotérmica Equação B: Absorção de energia H (J) H 2 (g) + N 2 (g) HP = 492 J ΔH = + 92 J Hr = 400 J 2 NH 3 (g) Caminho da reação

Fatores que podem influenciar a entalpia de uma reação: l Estado físico das substâncias

Fatores que podem influenciar a entalpia de uma reação: l Estado físico das substâncias participantes; l Estado alotrópico das substâncias participantes; l Temperatura; l Concentração dos reagentes.

Energia de ligação l O rompimento da ligação química entre dois átomos constitui um

Energia de ligação l O rompimento da ligação química entre dois átomos constitui um processo endotérmico (absorção de energia). l A formação de uma ligação química entre dois átomos constitui um processo exotérmico (libera energia).

Energia de ligação l Tipo de Ligação C–C C=C C–H C–O C=O O–H O=O

Energia de ligação l Tipo de Ligação C–C C=C C–H C–O C=O O–H O=O N≡N Obs. : 1 caloria = 4, 18 Joules energia (k. J/mol) 350 612 415 360 804 464 498 945

Lei de Hess l Se uma transformação puder ser realizada por vários caminhos, constituídos

Lei de Hess l Se uma transformação puder ser realizada por vários caminhos, constituídos por diferentes números de etapas, endotérmicas e/ou exotérmicas, o valor do ΔH global do processo: l Não depende do número de etapas; l Não depende do tipo de cada etapa; l Só depende dos estados inicial e final; l ΔH global = ΔH 1 + ΔH 2 +. . . + ΔHn

Lei de Hess l l Explicando melhor: Suponha que a transformação da substância A

Lei de Hess l l Explicando melhor: Suponha que a transformação da substância A na substância E se dê em quatro etapas: l Etapa 1: A → B ΔH 1 (endotérmico) = + 40 cal Etapa 2: B → C ΔH 2 (endotérmico) = + 15 cal Etapa 3: C → D ΔH 3 (exotérmico) = - 60 cal Etapa 4: D → E ΔH 4 (endotérmico) = + 70 cal l ΔHglobal = ΔH 1 + ΔH 2 + ΔH 3 + ΔH 4 = +65 cal l

Lei de Hess H (cal) E HP 4 C HP 2 B HP 1

Lei de Hess H (cal) E HP 4 C HP 2 B HP 1 HR HP 3 ΔH 2 ΔH 4 ΔH 3 A ΔHG ΔH 1 D Caminho da reação