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Termodinâmica QFL 406 Farmácia Noturno Termoquímica: estudo da troca de calor : reações químicas 𝛥Hr ou 𝛥rH calor de reação = qp Reag (P, T) transformação Prod (P, T) 𝛥rH < 0 exo 𝛥rH > 0 endo (absorve q das vizinhanças) C (graf) + O2(g) → CO2 (g) libera 393,5 kJ de calor 1 mol excesso a 1 bar e 298 K 1 mol ( mesma T , P ) o 𝛥H p/ o processo é denominado entalpia-padrão de reação 𝛥rH o kJ/mol 𝛥rH 𝜽 = - 393, 5 kJ/mol quando reagentes e produtos no estado padrão (sólido ou líquido puro e P = 1 bar e temperatura de interesse) QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP Geral : a variação de entalpia padrão é a entalpia total dos produtos menos a entalpia total dos reagentes 𝛥rH 𝜽 = ∑ν H𝜽 (produtos) - ∑ν H𝜽 (reagentes) Entalpia molar padrão H𝜽 Coeficiente estequiométrico ν aA + bB → cC +dD 𝛥rH 𝜽 = cH 𝜽 (C) + dH 𝜽 (D) → aH 𝜽 (A) + bH 𝜽 (B) não se tem os valores absolutos da entalpia molar das substâncias Usar a entalpia molar padrão de formação 𝛥fH 𝜽 (qtidade intensiva) É a 𝛥H quando 1 mol de composto se forma a partir de seus elementos constituintes a 1 bar e 298 K 𝛥rH 𝜽 = ∑ν 𝛥fH 𝜽 (produtos) - ∑ν 𝛥fH 𝜽 (reagentes) QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP C (graf) + O2(g) → CO2 (g) 𝛥rH 𝜽 = 𝛥fH 𝜽 (CO2 ) - 𝛥fH 𝜽 (grafite) - 𝛥fH 𝜽 (O2) = - 393,5 kJ/mol Para elementos na forma aloprópica mais estável 𝛥fH 𝜽 = 0 𝛥fH 𝜽 (grafite) = 0 𝛥fH 𝜽 (O2) = 0 a 298 K Então 𝛥rH 𝜽 = 𝛥fH 𝜽 (CO2 ) = -393,5 kJ/mol 6C(grafite) + 3H2(g) → C6H6(l) ΔfH o (C6H6, l) = 49,0 kJmol -1 N2(g) → N2(g) ΔfH o (N2, g) = 0 P = 1 bar; T = determinado valor; e o seu estado mais estável (estado de referência) Para os elementos nos respectivos estados de referência são nulas em todas T. Estado de referência : N2(g) ; C(grafite); Hg(l); Sn (branco, metálico) QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP H2O(s) → H2O(l) 𝛥fusH o (273 K) = +6,01 kJmol -1 H2O(s) → H2O(g) 𝛥subH o = 𝛥fusH o + 𝛥vapH o H2O(g) → H2O(l) 𝛥condH o = - 𝛥vapH o -Transformação química: CH4(g) + 2O2 (g) → CO2 (g) + 2H2O(l) 𝛥rH o = -840 kJmol-1 1 mol gás puro à 1 bar 2 mols gás puro à 1 bar 1 mol gás puro à 1 bar 2 mols gás puro à 1 bar isolados e puros nos respectivos estados padrões Entalpia de Mudança de Estado H2O(l) → H2O(g) 𝛥H o vap ou 𝛥vapH o 𝛥Hovap(373 K) = +40,66 kJmol -1 Líquido puro à 1 bar Líquido vaporizado também à 1 bar QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP Lei de Hess ΔrH o = entalpia padrão de uma reação é igual à soma das entalpias padrões de reações parciais, nem sempre realizáveis, em que a reação possa ser dividida. Propeno hidrogenação: CH2=CHCH3(g) + H2(g) → CH3CH2CH3(g) Δ rH o = -124 kJmol-1 combustão: CH3CH2CH3(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) +3H2O(l) Δ cH o = -2220 kJmol-1 Calcule Δ cH o do propeno A equação de combustão do propeno é: C3H6(g) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 3H2O(l) QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP C3H6(g) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) + 3H2O(l) fazendo a seguinte soma: 𝛥rH o /kJmol-1 ΔH1 C3H6(g) + H2(g) → C3H8(g) -124 Δ H2 C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) +4H2O(l) -2220 Δ H3 H2O(l) → H2(g) + 1/2O2(g) +286 C3H6(g) + 9/2O2(g) → 3CO2(g) +3H2O(l) -2058 kJmol -1 ____________________ ______ _________ _____________________ Hc Hb Ha HdΔH2 ΔH1 ΔH3 ΔH4 ΔH4 = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 ΔH4 = HB – HA + HC – HB + HD – HC ΔH4 = HD – HA Lei de Hess QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP Calcule a entalpia molar padrão de formação do acetileno a partir de seus elementos: 2 C(grafite) + H2 (g) → C2H2 (g) as equações para a combustão e as variações de entalpia correspondentes são: 1) C (graf) + O2(g) → CO2 (g) 𝛥rH 𝜽 = -393,5 kJ/mol 2) H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) 𝛥rH 𝜽 = -285,8 kJ/mol 3) 2C2H2 (g) + 5O2(g) → 4CO2(g) + 2H2O (g) 𝛥rH 𝜽 = -2598,8 kJ/mol QFL 406 Farmácia Noturno IQ-USP Entalpias molares padrão de formação no estado padrão a 298 K e 1 bar Substância ΔfH o / kJ mol -1 C( grafite) 0 C(diamante) 1,90 CO(g) -110,5 O2 (g) 0 O3(g) 142,7 H2O(g) -241,8 H2O(l) -285,8 CH4(g) -74,85 C2H6(g) -84,7 CH3OH(l) -238,7 compostos com ΔfH o < 0 tendem a ser mais estáveis, deve ser fornecida energia para decomposição em seus elementos ( o inverso para ΔfH o >0)
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