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Termoquímica I 1ª série Aula 2 – 2º bimestre Química Etapa Ensino Médio Termoquímica; Equações termoquímicas; Entalpia; Reações exotérmicas e endotérmicas; Diagramas. Compreender a entalpia e as equações termoquímicas; Aprender sobre as reações endotérmicas e exotérmicas; Ler e interpretar os diagramas de energia para essas reações; Praticar os conhecimentos adquiridos por meio de atividades. Conteúdos Objetivos HABILIDADE: (EM13CNT102) - Realizar previsões, avaliar intervenções e/ou construir protótipos de sistemas térmicos que visem à sustentabilidade, considerando sua composição e os efeitos das variáveis termodinâmicas sobre seu funcionamento, considerando também o uso de tecnologias digitais que auxiliem no cálculo de estimativas e no apoio à construção dos protótipos. Vamos analisar as imagens? Exotérmica Endotérmica Para começar Sugestão de tempo: Para começar: 5 minutos Foco no conteúdo: 20 minutos Na prática: 10 minutos Aplicando: 10 minutos Questionamentos sobre a aula Ao pensar em reações endotérmicas e exotérmicas, você conseguiria citar um exemplo do seu cotidiano para cada uma dessas reações? Será que encontramos as reações endotérmicas e exotérmicas facilmente em nossa rotina? Foco no conteúdo Termoquímica Estuda as alterações de energia que ocorrem durante as reações químicas e as mudanças de estado. Quando as reações químicas acontecem, algumas ligações químicas são quebradas enquanto novas se formam. Como resultado do rearranjo dos átomos, a energia do sistema aumenta ou diminui. Foco no conteúdo Calor É a energia transferida de um objeto ou substância para outro por causa de uma diferença de temperatura entre eles. O calor sempre flui espontaneamente de um objeto em temperatura mais alta para um objeto em temperatura mais baixa. O fluxo de calor continuará até que os dois objetos estejam na mesma temperatura. Foco no conteúdo O que é entalpia? É a quantidade de energia específica de cada substância participante de uma reação química. Sua variação pode ser calculada pela diferença entre a entalpia do produto e a entalpia do reagente. Esse cálculo é feito a partir da seguinte fórmula: Unidade para entalpia (H): Sistema Internacional: joule (J). Legenda: ΔH = variação de entalpia HP = entalpia do produto HR = entalpia do reagente Foco no conteúdo São processos que ocorrem com absorção de energia (calor). Nesse caso, a variação de entalpia (ΔH) tem um saldo positivo. Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano: Ebulição da água: passagem da água do estado líquido para o estado gasoso. A equação abaixo é uma referência à imagem, ou seja, à água em ebulição. ENDO: prefixo de origem grega que significa DENTRO. Processos endotérmicos Foco no conteúdo Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano 2. Fusão da água: trata-se da passagem da água do estado sólido para o estado líquido. Para essa mudança de estado de agregação, ocorre absorção de calor (energia). H2O (s) → H2O (l) ΔH = + 7,3 kJ/mol Foco no conteúdo Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano 3. Bolsa de gelo instantâneo: contém cápsulas de NH4NO3 e água. Quando elas se misturam, produzem a sensação de frio. NH4NO3 (s) + H2O (ℓ) → NH4+ (aq) + NO3– (aq) ∆H = +25,69 kJ/mol Foco no conteúdo Exemplos de reações endotérmicas no cotidiano 4. Fotossíntese: a reação de fotossíntese ocorre em plantas clorofiladas. Esse processo acontece com a absorção, pela planta, de energia fornecida pela luz solar. 6 CO2 (g) + H2O (l) → C6H12O6 + 6 O2 ΔH= + 2540 kJ/mol Foco no conteúdo Exemplos de processos endotérmicos no cotidiano 5. Roupa secando no varal: a água evapora a partir da absorção de energia solar. H2O (l) → H2O (v) ΔH = + 44 kJ/mol Foco no conteúdo Diagrama de uma reação endotérmica A entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes ao final do processo devido à absorção de energia. Portanto, a variação de entalpia (∆H) será sempre um valor positivo (∆H > 0). Logo, podemos afirmar que: Hprodutos > Hreagentes Foco no conteúdo Reações exotérmicas São reações que envolvem a liberação de energia, na forma de calor, para o ambiente. Desse modo, a variação de entalpia (∆H) apresenta um saldo de energia negativo: ∆H<0 Foco no conteúdo Exemplos de processos exotérmicos no cotidiano 1. Condensação da água: é o processo que envolve a passagem do estado gasoso da água para o estado líquido. Para que esse processo ocorra, o sistema libera calor para o meio. H2O (v) → H2O (l) ΔH = - 44 kJ/mol EXO: prefixo de origem grega que significa FORA. Foco no conteúdo Exemplos de processos exotérmicos no cotidiano 2. Solidificação da água: para que a água passe do estado líquido para o sólido, é preciso perder energia para o meio na forma de calor. H2O (l) → H2O (s) ΔH = - 7,3 kJ/mol Foco no conteúdo Exemplos de reações exotérmicas no cotidiano 3. Reação de combustão: reação química em que um combustível (papel, combustível fóssil, madeira, carvão, etanol e outros) reage com um comburente (oxigênio). Combustão do butano: 2 C4H10 (g)+ 13 O2 (g) → 8 CO2 (g) + 10 H2O (g) = -2878,6 kJ/mol Foco no conteúdo A entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes ao final do processo devido à liberação de energia. Assim, a variação de entalpia (∆H) será sempre um valor negativo (∆H < 0). Logo, podemos afirmar que: Hprodutos < Hreagentes Diagrama de uma reação exotérmica Foco no conteúdo Atividade 1 Algumas bolsas térmicas apresentam em seu interior dois compartimentos separados, cada um deles contendo uma substância diferente. No momento do uso, essas substâncias entram em contato uma com a outra, esquentando ou esfriando a bolsa. Um tipo de bolsa térmica recomendada para se evitar hematomas contém no seu interior NH4NO3 (s) e H2O (l) em compartimentos separados. Ao entrarem em contato, o processo que ocorre entre essas substâncias é representado no diagrama a seguir: Na prática Atividade 1 Analisando o diagrama e considerando seus conhecimentos de termoquímica, é possível dizer se a bolsa esquenta ou esfria? O processo é endotérmico ou exotérmico? Justifique. Na prática Atividade 1 Analisando o diagrama, é possível observar que ocorre absorção de energia, já que Hfinal > Hinicial. Dessa forma, podemos afirmar que a bolsa esfria devido ao processo, que é endotérmico. Correção ΔH = Hfinal - Hinicial ΔH > 0 ؞ processo endotérmico Hfinal Hinicial Na prática Glossário Elabore, de forma colaborativa, um glossário com os principais termos trabalhados nesta aula. Glossário: conjunto de termos de uma área do conhecimento e seus significados; vocabulário. Todo mundo escreve! Aplicando Analisamos processos endotérmicos e exotérmicos; Interpretamos os diagramas de energia para esses processos; Praticamos os conhecimentos adquiridos por meio de atividades. O que aprendemos hoje? [AUTOR]. Currículo em Ação, Ciências da Natureza e suas Tecnologias, 1ª série. Volume 1. 2022. LEMOV, D. Aula nota 10 2.0: 62 técnicas para melhorar a gestão da sala de aula. Porto Alegre: Penso, 2018. Referências Lista de imagens e vídeos Slide 3 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-bdvfr; https://www.pngwing.com/pt/free-png-ymxtw/download Slide 8 – https://pixabay.com/pt/photos/panela-%c3%a1gua-fervente-%c3%a1gua-quente-883036/ Slide 9 – https://pixabay.com/pt/photos/gelo-derretendo-fundi%c3%a7%c3%a3o-frio-462756/ Slide 10 – https://www.pngwing.com/pt/free-png-mohux Slide 11 – Elaborado para o material Slide 12 – https://pixabay.com/pt/photos/varal-de-roupas-lavanderia-615962/ Slide 15 – https://pixabay.com/pt/photos/cozinhando-panela-risoto-cozinha-5342898/ Slide 16 – https://pixabay.com/pt/photos/gelo-gelo-artificial-gelo-de-est%c3%badio-6215207/ Slide 17 – https://pixabay.com/pt/photos/chama-fog%c3%a3o-a-g%c3%a1s-cozinhando-azul-871136/ Referências Material Digital
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