Universidade Federal do Acre Engenharia Agronmica PET Programa

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Universidade Federal do Acre Engenharia Agronômica PET- Programa de Ensino Tutorial Termoquímica Bolsista: Joyce

Universidade Federal do Acre Engenharia Agronômica PET- Programa de Ensino Tutorial Termoquímica Bolsista: Joyce de Q. Barbosa Tutor: Dr. José Ribamar Silva BARBOSA, J. Q. , 2006

Introdução Domínio do fogo; Os estudos Alquimistas; Século XIX: origem da Termodinâmica; Importância da

Introdução Domínio do fogo; Os estudos Alquimistas; Século XIX: origem da Termodinâmica; Importância da energia para o homem; BARBOSA, J. Q. , 2006

Termodinâmica Conceito Divisão: Termofísica e Termoquímica Termos utilizados: Calorimetria; Calor; Temperatura; Energia (potencial e

Termodinâmica Conceito Divisão: Termofísica e Termoquímica Termos utilizados: Calorimetria; Calor; Temperatura; Energia (potencial e cinética). BARBOSA, J. Q. , 2006

Termoquímica Conceito As transformações termoquímicas: Transformações endotérmicas: C(s) + 2 S(s) + 79, 5

Termoquímica Conceito As transformações termoquímicas: Transformações endotérmicas: C(s) + 2 S(s) + 79, 5 kj CS 2(l) BARBOSA, J. Q. , 2006

Transformações exotérmicas: 1 C 2 H 6 O(l) + 3 O 2(g) 2 CO

Transformações exotérmicas: 1 C 2 H 6 O(l) + 3 O 2(g) 2 CO 2(g) + 3 H 2 O(g) + 1369 kj Entalpia(H) Conceito BARBOSA, J. Q. , 2006

Reação exotérmica: libera calor A + B C + D + calor Hi Hf

Reação exotérmica: libera calor A + B C + D + calor Hi Hf Hf < Hi H ΔH=Hf - Hi ΔH<0 Reação endotérmica: absorve calor A + B + calor C + D Hi Hf > H i H ΔH=Hf -Hi Hf ΔH> 0 BARBOSA, J. Q. , 2006

Diagramas de Entalpia Caminho da reação Processo exotérmico Caminho da reação Processo endotérmico BARBOSA,

Diagramas de Entalpia Caminho da reação Processo exotérmico Caminho da reação Processo endotérmico BARBOSA, J. Q. , 2006

ΔH nas mudanças de estado físico: Sublimação Vaporização Fusão Sólido Líquido Solidificação Gasoso Liquefação

ΔH nas mudanças de estado físico: Sublimação Vaporização Fusão Sólido Líquido Solidificação Gasoso Liquefação Sublimação BARBOSA, J. Q. , 2006

Equação Termoquímica Inclui: Reagentes, produtos e coeficientes; Estado Físico; Condições de P e T;

Equação Termoquímica Inclui: Reagentes, produtos e coeficientes; Estado Físico; Condições de P e T; ∆H. Ex 1. 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O(l) ΔΔH = - 547 KJ (25 0 C e 1 atm) BARBOSA, J. Q. , 2006

Observações: ΔH varia com os coeficientes da equação; Ex 2. 4 H 2(g) +

Observações: ΔH varia com os coeficientes da equação; Ex 2. 4 H 2(g) + 2 O 2(g) 4 H 2 O(l) ΔH = 2 (-547) kj Quando a unidade do ΔH for kj/mol: Refere-se a qualquer substância da equação termoquímica que possua coeficiente igual a 1. BARBOSA, J. Q. , 2006

Ex. : 1 CH 4(g) + 2 O 2(g) 1 CO 2(g) + 2

Ex. : 1 CH 4(g) + 2 O 2(g) 1 CO 2(g) + 2 H 2 O(l) Δ H = - 890 kj/mol Interpretação: Processo libera 890 kj/mol de CH 4(g) que reage ou por mol de CO 2 formado. Relação: 1 Kcal = 4, 18 kj BARBOSA, J. Q. , 2006

Principais Tipos de Entalpia (H) Entalpia de Formação Entalpia das substâncias cálculo do ΔH

Principais Tipos de Entalpia (H) Entalpia de Formação Entalpia das substâncias cálculo do ΔH de uma reação; Não pode ser medida experimentalmente; Variação de Entalpia : medida em calorímetro; ΔH = H f - Hi BARBOSA, J. Q. , 2006

Tipos Principais de Entalpia (H) Estado de Referência (Entalpia Zero): Substâncias simples no estado

Tipos Principais de Entalpia (H) Estado de Referência (Entalpia Zero): Substâncias simples no estado mais está-vel e em condições ambientes (25 0 C, Ex. H 2 H = zero 1 atm). O 2 H = zero Produção de 1 mol de H 2 O a partir de substân-cias simples no estado padrão. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O(l) ΔH = - 286 H=0 H=? kj/mol experimentalmente BARBOSA, J. Q. , 2006

Qual a entalpia de formação de 1 mol de H 2 O(l) ? H

Qual a entalpia de formação de 1 mol de H 2 O(l) ? H 2(g) + ½ O 2(g) 0 ∆H = - 286 kj/mol H 2 O(l) -286 ∆H = Hf - Hi - 286 = H f - (0) Hf = - 286 kj/mol (calor de formação) BARBOSA, J. Q. , 2006

Entalpia de Formação: Calor liberado ou absorvido para formar 1 mol de substância composta

Entalpia de Formação: Calor liberado ou absorvido para formar 1 mol de substância composta a partir de uma substância simples em estado padrão. Entalpia de uma substância composta é numericamente igual a sua entalpia de formação. BARBOSA, J. Q. , 2006

Entalpia de Combustão: queima de uma substância; exotérmica; reação com O 2 e rápida;

Entalpia de Combustão: queima de uma substância; exotérmica; reação com O 2 e rápida; combustível + comburente. Ex. Substância X + O 2 Substância Y + Calor BARBOSA, J. Q. , 2006

Equação de combustão: Ex. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O(l) A

Equação de combustão: Ex. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O(l) A reação mostra ΔH = - 286 kj/mol Formação de 1 mol de H 2 O(l) ou Combustão de 1 mol de H 2(g) ΔH de formação de H 2 O(l)= ΔH de combustão de H 2(g) BARBOSA, J. Q. , 2006

Exercícios: Entalpia de formação e combustão Qual o ∆H da reação de transformação de

Exercícios: Entalpia de formação e combustão Qual o ∆H da reação de transformação de NO 2(g) em N 2 O 4(g) ? Dados: Substâncias Entalpias (kj/mol) NO 2(g) + 34 N 2 O 4(g) + 10 Balancear a equação: 2 NO 2(g) N 2 O 4(g) 2 mols 1 mol 2(+34) 1(10) ∆H = 10 - 68 ∆H = - 58 kj/mol BARBOSA, J. Q. , 2006

Determine a entalpia da reação de combustão do propano (C 3 H 8). Dados:

Determine a entalpia da reação de combustão do propano (C 3 H 8). Dados: C 3 H 8(g) Entalpia de formação (kj/mol) -104 O 2(g) zero CO 2(g) -394 H 2 O(l) - 286 Substâncias BARBOSA, J. Q. , 2006

Equação Balanceada: 1 C 3 H 8(g) + 5 02(l) 3 CO 2(g) +

Equação Balanceada: 1 C 3 H 8(g) + 5 02(l) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O(l) 1 mol 1 (- 104) 5 mols 5 (0) 3 mols 3 (- 394) Hr= - 104 ∆H = Hp – Hr ou ∆H = - 2326 - (- 104) 4 mols 4 (- 286) Hp= - 2326 ∆H = Hf - Hi ∆Hreação = - 2222 Entalpia de Combustão do propano = - 2222 kj/mol BARBOSA, J. Q. , 2006

A Lei de Hess e o ΔH das reações Princípio ∆H = ∆H 1

A Lei de Hess e o ΔH das reações Princípio ∆H = ∆H 1 + ∆H 2 + ∆H 3 … Entalpia Hf H 3 H 2 Hi H 1 Caminho da reação BARBOSA, J. Q. , 2006

Ex. Calcular o ∆H da tranformação: Cgrafite Cdiamante a partir das seguintes reações: I)

Ex. Calcular o ∆H da tranformação: Cgrafite Cdiamante a partir das seguintes reações: I) Cgrafite + O 2(g) CO 2(g) ∆H = - 394 kj II) Cdiamante + O 2(g) CO 2(g) ∆H = - 396 kj Conservamos intacta a equação I: Cgrafite + O 2(g) CO 2(g) ∆H = - 394 kj Invertemos a equação II: CO 2(g) Cdiamante + O 2(g) ∆H = + 396 kj BARBOSA, J. Q. , 2006

Soma algébrica das equações: Cgrafite + O 2(g) CO 2(g) ∆H = - 394

Soma algébrica das equações: Cgrafite + O 2(g) CO 2(g) ∆H = - 394 kj CO 2 Cdiamante + O 2 ∆H = + 396 kj Cgrafite Cdiamante ∆H = ? Pela Lei de Hess: ΔH= Δ H 1 + Δ H 2= (- 394) + (+396)= +2 kj A transformação de 1 mol de grafite em diamante é endotérmica e absorve 2 KJ de energia. BARBOSA, J. Q. , 2006

Ex. Calcular o ∆H da síntese do diborano a partir dos elementos químicos, de

Ex. Calcular o ∆H da síntese do diborano a partir dos elementos químicos, de acordo com a equação abaixo: 2 B(s) + 3 H 2(g) B 2 H 6(g) Dados: I) 2 B(s) + 3/2 O 2(g) B 2 O 3(s) ∆H = - 1273 kj II) B 2 H 6(g) + 3 O 2(g) B 2 O 3(s) + 3 H 2 O(g) ∆H = - 2035 kj III) H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O(s) ∆H = - 242 kj Conservar intacta a equação I. Inverter a equação II. Multiplicar a equação III por 3. BARBOSA, J. Q. , 2006

Soma algébrica das equações: 2 B(s) + 3/2 O 2(g) B 2 O 3(s)

Soma algébrica das equações: 2 B(s) + 3/2 O 2(g) B 2 O 3(s) ∆H = - 1273 kj B 2 O 3(s) + 3 H 2 O(g) B 2 H 6(s) + 3 O 2(g) ∆H = + 2035 kj 3 H 2(g) + 3/2 O 2(g) 3 H 2 O(s) 2 B(s) + 3 H 2(g) B 2 H 6(g) ∆H = 3(- 242 ) kj ∆H = ? Pela lei de Hess: ∆H = ∆H 1 +∆H 2 +∆H 3 ∆H = (-1273) + (2035) + 3(-242) ∆H= + 36 kj A síntese do diborano é endotérmica e absorve 36 kj/mol. BARBOSA, J. Q. , 2006

Considerações Finais As transformações químicas ocorrem com absorção ou liberação de calor; Reações endotérmicas;

Considerações Finais As transformações químicas ocorrem com absorção ou liberação de calor; Reações endotérmicas; Reações exotérmicas; Entalpia; Estado Padrão e entalpia de formação e de combustão; Aplicação da Lei de Hess. BARBOSA, J. Q. , 2006

Obrigada pela atenção! Joyce de Q. Barbosa BARBOSA, J. Q. , 2006

Obrigada pela atenção! Joyce de Q. Barbosa BARBOSA, J. Q. , 2006