Termoqumica Lays Omena Termoqumica o estudo das trocas

Termoquímica Lays Omena

Termoquímica É o estudo das trocas de energia, na forma de calor, envolvidas nas reações químicas e nas mudanças de estado físico das substâncias. São dois os processos em que há troca de energia na forma de calor: o processo exotérmico e o endotérmico.

Unidade de Medida A quantidade de energia é medida no calorímetro e sua unidade é a Caloria. 1 caloria (cal) = quantidade de calor necessária para elevar em 1 ºC a temperatura de 1, 0 grama de água. 1 cal = 4, 18 J

Processos Exotérmicos e Endotérmicos Processo Exotérmico é aquele que ocorre liberação de calor. Processo Endotérmico é aquele que ocorre absorção de calor

Ex 1: A fotossíntese, processo de alimentação dos vegetais, descreve a seguinte reação: 6 CO 2 + 6 H 2 O + Energia C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

Ex 2: Os peixes, partindo de glicose e oxigênio, realizam o processo de respiração celular. C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + Energia

Ex 3: Na câmara de combustão de um motor de um carro, o combustível é queimado em presença de oxigênio, produzindo CO 2 e água, liberando energia mecânica, e o restante é perdido na forma de calor. C 2 H 6 O + 3 O 2 2 CO 2 + 3 H 2 O + energia

Ex 4: Processo de ebulição H 2 O(l) + Energia H 2 O(V)

Entalpia A foto mostra uma reação de combustão que pode ser representada por: madeira + oxigênio gás carbônico + água + calor Uma pergunta interessante sobre essa reação é: “De onde vem essa energia ou esse calor? ”.

Essa energia é a entalpia, e a representamos por (H). Na prática, conseguimos medir a variação de entalpia (ΔH).

ΔH em reações Exotérmicas Nas reações exotérmicas, como ocorre liberação de calor, a entalpia dos produtos (HP) é menor do que a entalpia do reagentes (HR). Genericamente, temos:

1. (UA-AM) Reação exotérmica é aquela na qual: 1 — há liberação de calor. 2 — há diminuição de energia. 3 — a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos. 4 — a variação de entalpia é negativa. Estão corretos os seguintes complementos: a) Somente 1. d) Somente 1 e 4. b) Somente 2 e 4. e) 1, 2, 3 e 4. c) Somente 1 e 3.

1. (UA-AM) Reação exotérmica é aquela na qual: 1 — há liberação de calor. 2 — há diminuição de energia. 3 — a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos. 4 — a variação de entalpia é negativa. Estão corretos os seguintes complementos: a) Somente 1. d) Somente 1 e 4. b) Somente 2 e 4. e) 1, 2, 3 e 4. c) Somente 1 e 3.

Se considerarmos a síntese da amônia (NH 3), teremos: N 2(g) + 3 H 2(g) 2 NH 3(g) + 92, 2 k. J Pelas equações ou pelo gráfico, devemos entender que na síntese de 2 mol de NH 3 ocorre a liberação de 92, 2 k. J.

ΔH EM REAÇÕES ENDOTÉRMICAS Nas reações endotérmicas, como ocorre absorção de calor, a entalpia dos produtos (HP) é maior do que a entalpia dos reagentes (HR).

Se considerarmos a decomposição da amônia (NH 3), teremos: 2 NH 3(g) + 92, 2 KJ N 2(g) + 3 H 2(g) Pelas equações ou pelo gráfico, devemos entender que na decomposição de 2 mol de NH 3 ocorre a absorção de 92, 2 k. J.

ΔH NAS MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO

2. (UFJF-MG) Considere os processos a seguir: I — queima do carvão II — fusão do gelo à temperatura de 25 ºC III — combustão da madeira a) Apenas o primeiro é exotérmico. b) Apenas o segundo é exotérmico. c) Apenas o terceiro é exotérmico. d) Apenas o primeiro é endotérmico. e) Apenas o segundo é endotérmico.

2. (UFJF-MG) Considere os processos a seguir: I — queima do carvão II — fusão do gelo à temperatura de 25 ºC III — combustão da madeira a) Apenas o primeiro é exotérmico. b) Apenas o segundo é exotérmico. c) Apenas o terceiro é exotérmico. d) Apenas o primeiro é endotérmico. e) Apenas o segundo é endotérmico.

Entalpia Padrão Hº O estado padrão de uma substância corresponde à sua forma mais estável, a 1 atm, a 25 °C. A entalpia padrão de uma substância é indicada por Hº. Toda substância simples, no estado padrão e na sua forma alotrópica mais estável (mais comum), tem entalpia (H) igual a zero.

Os gráficos a seguir nos mostram as diferenças de entalpia encontradas em algumas variedades alotrópicas.

Entalpia de Formação ΔHºf Entalpia de formação é o calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância a partir de substâncias simples, no estado padrão, com H = 0.

3. (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes equações termoquímicas: Nas condições citadas, a equação que representa a reação mais exotérmica é: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V.

3. (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes equações termoquímicas: Nas condições citadas, a equação que representa a reação mais exotérmica é: a) I. b) II. c) III. d) IV. e) V.

Entalpia de Combustão ΔHºC Entalpia de combustão é a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma substância no estado padrão.

Entalpia de Neutralização Entalpia de neutralização é o calor liberado na formação de 1 mol de H 2 O (l), a partir da reação entre 1 mol de H+ (aq) e 1 mol de OH- (aq) nas condições padrão.

Energia de Ligação Energia de ligação é a energia absorvida na quebra de 1 mol de ligações, no estado gasoso, a 25 ºC e 1 atm.

4. (UFSM-RS) Considere o seguinte gráfico: De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção que completa, respectivamente, as lacunas da frase a seguir: “A variação da entalpia, ΔH, é. . ; a reação é. . porque se processa. . calor. ” a) positiva, exotérmica, liberando. b) positiva, endotérmica, absorvendo. c) negativa, endotérmica, absorvendo. d) negativa, exotérmica, liberando. e) negativa, exotérmica, absorvendo.

4. (UFSM-RS) Considere o seguinte gráfico: De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção que completa, respectivamente, as lacunas da frase a seguir: “A variação da entalpia, ΔH, é. . ; a reação é. . porque se processa. . calor. ” a) positiva, exotérmica, liberando. b) positiva, endotérmica, absorvendo. c) negativa, endotérmica, absorvendo. d) negativa, exotérmica, liberando. e) negativa, exotérmica, absorvendo.

5. Combustão completa do álcool comum (etanol): a) Qual é a quantidade de calor liberado ou absorvido na queima de 5 mol de C 2 H 5 OH? b) Se ocorresse a formação de 1 mol de CO 2 na reação, qual seria a quantidade de calor liberado ou absorvido? c) Calcule a quantidade de calor liberado ou absorvido na queima de 460 g de C 2 H 5 OH.

Solução a) Se observarmos a reação percebemos que: 1 mol de C 2 H 5 OH ------- Calor -1373 KJ 5 mol de C 2 H 5 OH ------- Calor X Logo; X = 5. (- 1373) X = - 6865 KJ

b) 2 mol de CO 2 ----- Calor – 1373 KJ 1 mol de CO 2 -----X Logo; 2 X = - 1373 / 2 X = - 686, 5 KJ Serão liberados 686, 5 KJ na formação de 1 mol de CO 2.

c) 1 mol de C 2 H 5 OH ------- 46 g X ------- 460 g Logo; 46 X = 460 ; X = 460 / 46 ; X = 10 mol 1 mol de C 2 H 5 OH ------ Calor – 1373 KJ 10 mol de C 2 H 5 OH -----Logo; X = - 1373. 10 X = - 13730 KJ X

6. Considere a reação de combustão das variedades alotrópicas do carbono, representadas no gráfico: Resolva as seguintes questões: I — As duas combustões são exotérmicas ou endotérmicas? II — Calcule o ΔH das combustões da grafite e do diamante. III —Em qual delas ocorre maior liberação de calor?

Solução I. Exotérmicas. II. ΔH = HP – HR 1. C(graf) ΔH = -394 – 0 = -394 KJ 2. C(diam) ΔH = -394 – 1, 9 = - 395, 9 KJ III. Carbono Diamante.

7. (Fatec-SP) A combustão do gás hidrogênio pode ser representada pela equação:

Solução Sempre, em qualquer galáxia, uma reação de combustão completa terá como produtos H 2 O(l) e CO 2(g). Portanto, alternativa “a” de abestalhado!

9. (UNI-RIO) Os romanos utilizavam Ca. O como argamassa nas construções rochosas. O Ca. O era misturado com água, produzindo Ca(OH)2, que reagia lentamente com o CO 2 atmosférico, dando calcário: A partir dos da tabela, a variação de entalpia da reação, em k. J/mol, será igual a: a) +138, 2. b) – 69, 1. c) – 2 828, 3 d) +69, 1. e) – 220, 8.

Solução Ca(OH)2 + CO 2 Ca. CO 3 + H 2 O - 986, 1 -393, 5 -1206, 9 -241, 8 ΔH = HP – HR ΔH = [(-1206, 9) + (-241, 8)] – [(-986, 1) + (-393, 5)] [-1448, 7] – [ -1379. 6] = -69, 1 KJ

• Alternativa ‘b’ de Besta!

Lei Hess

Lei de Hess: para uma dada reação, a variação de entalpia é sempre a mesma, esteja essa reação ocorrendo em uma ou em várias etapas. Ex: Reação de combustão do Carbono para a formação do monóxido de carbono: C(g) + ½ O 2 CO(g) Reação difícil de ocorrer. . .

Ex: Determine a entalpia de formação do CO 2 sabendo-se que: C(gr) + ½ O 2(g) CO(g) + ½ O 2(g) CO 2 ΔH 1 = -26, 4 kcal ΔH 2 = -67, 7 kcal Reação de formação do CO 2: C(gr) + O 2(g) CO 2(g) ΔH = ?

Podemos somar as duas equações: C(gr) + ½ O 2(g) CO(g) ΔH 1 = -26, 4 kcal CO(g) + ½ O 2(g) CO 2 ΔH 2 = -67, 7 kcal _+_______________ C(gr) + O 2(g) CO 2(g) ΔH = -26, 4 -67, 7 = -94, 1 kcal

10. A partir dos valores de ∆H determine a variação de entalpia do processo: N 2 (g) + O 2 (g) → I. 2 NO 2 (g) ∆H = ? N 2 (g) + 2 O 2 (g) → 2 NO 2 (g) ∆H = + 66 k. J. mol-1 II. 2 NO (g) + O 2 (g) ∆H = – 113 k. J. mol-1 → 2 NO 2 (g)

12. Calcule o ∆H da reação abaixo: P 4 (s) + 10 Cl 2 (g) → 4 PCl 5 (s) ∆H = ? etapas: P 4 (s) + 6 Cl 2 (g) → 4 PCl 3 (l) ∆H = – 1. 279 k. J. mol-1 4 PCl 3 (l) + 4 Cl 2 (g) → 4 PCl 5 (s) ∆H = – 496 k. J. mol-1

14. Dadas as equações termoquímicas: C (Graf. )→ C (diam. ) ∆H = ? I) C (Graf. ) + O 2 (g) → CO 2 (g) ∆H = - 94, 10 kcal II) C (diam. ) + O 2 (g) → CO 2 (g) ∆H = - 94, 55 kcal A variação de entalpia será: a) - 188, 65 kcal b) + 0, 45 kcal c) + 188, 65 kcal d) – 0, 45 kcal e) – 94, 32 kcal

15. Observe as equações termoquímicas: I) C (s) + H 2 O (g) → CO (g) + H 2 (g) ∆H = + 31, 4 kcal II) CO (g) + ½ O 2 (g) → CO 2 (g) ∆H = - 67, 6 kcal III) H 2 (g) + ½ O 2 (g) → H 2 O(g) ∆H = - 57, 8 kcal De acordo com o ∆H ( variação de entalpia), podemos afirmar que: a) II é endotérmica, I e III exotérmica. b) I e II são endotérmicas, II exotérmica. c) II e III são endotérmicas, I exotérmica. d) I e II são endotérmicas, III exotérmica. e) I é endotérmica, II e III exotérmicas.

• 16. (Mackenzie-SP) S 8 (rômbico) + 12 O 2(g) 8 SO 3(g) + 752, 0 kcal. Na reação acima equacionada, realizada a 25ºC e 1 atm, a entalpia de formação do SO 3(g) é igual a: a) +752, 0 kcal b) -752, 0 kcal c) + 773, 0 kcal d) -94, 0 kcal e) +94, 0 kcal