Termoquímica quimica

Prévia do material em texto

CURSO SUPERIOR: Eng. Mecatrônica
Prof.: Cristiano Luiz Chostak
Disciplina: Química Geral
Termoquímica
Liberado → Exotérmico
Calor 
Termoquímica:
Absorvido → Endotérmico
Unidades de calor:
1 kcal = 1000 cal
1 kJ = 1000 J
1 kcal = 4,18 kJ
cágua = 1 cal/g . °C (1 cal para elevar em 1 °C 1 g de água) 
Termoquímica: calorímetros
Pela elevação da temperatura da água, 
podemos calcular a quantidade de calor que é 
liberada pelo corpo ou pela reação ou 
dissolução. 
Calorímetro de água 
A quantidade de calor cedida (Qc) pelo corpo 
(ou pela reação) é igual à quantidade de calor 
recebida (Qr) pela água. O que pode ser 
calculado de posse da equação anterior.
Termoquímica: calorímetros
Determinação de calor de combustão: carbono (grafite) C(s) + O2(g) → CO2(g)
Termoquímica: exercícios
Que quantidade de calor é liberada por uma reação química que 
é capaz de elevar de 20°C para 28°C a temperatura de 2 kg de 
água? (Calor específico da água 1 cal/g °C)
Termoquímica: faça você mesmo!!!
1 L de água está à temperatura ambiente (22° C). Recebendo 
todo o calor de uma reação química que libera 25 kcal, qual 
será a temperatura final da água? (Calor específico da água 1 
cal/g °C)
Termoquímica: faça você mesmo!!!
O calor liberado por essa reação é cerca de 29 kJ por mol de hematita 
consumida. Supondo que a reação se inicie à temperatura ambiente (25 ° C) 
e que todo esse calor seja absorvido pelo ferro formado (o qual não chega a 
se fundir), a temperatura alcançada por este é da ordem de: (calor requerido 
para elevar de 1 ° C a temperatura de um mol de ferro: 25 J/mol . ° C) 
Uma das reações que ocorrem na obtenção de ferro a partir da hematita é:
Termoquímica: resolução questão anterior.
Uma das reações que ocorrem na obtenção de ferro a partir da hematita é:
1 mol de Fe2O3...........libera 29 kJ...é absorvido por.....2 mols de Fe
Q
Q= 29 kJ= 29000J
∆T= Tf-25
c= calor específico do ferro= 25 J/mol . ° C 
n= em vez de massa, use o número de mols= 2 mols de ferro ( o calor específico do 
Fe está por mol) 
29000J = 2mols . 25 J/mol . ° C . (Tf-25)
Tf= 605 ° C em K= ..................? 
Termoquímica: mudanças de estados 
físicos. 
Endotérmicos
Exotérmicos
Mesmo sem ter todo conhecimento a respeito da classificação das reações
em exo ou endo, responda. Qual das reações é mais exotérmica?
Termoquímica: classificação de fenômenos 
(exercícios - revisão) 
b) H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O ( l )
c) H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O ( v ) 
a) H2 (g) + 1/2 O2 (g) H2O ( s )
Considere as seguintes transformações que ocorrem em uma vela 
acesa:
I. Solidificação da parafina que escorre da vela.
II. Queima da parafina.
III. Vaporização da parafina.
Dessas transformações, APENAS:
a) I é endotérmica.
b) II é endotérmica.
c) III é endotérmica.
d) I e II são endotérmicas.
e) II e III são endotérmicas.
Termoquímica: classificação de fenômenos 
(exercícios - revisão) 
Endotérmico
Exotérmico
Exotérmico
Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se
uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a
evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano.
Essa sensação de frio explica-se CORRETAMENTE pelo fato de que a
evaporação da água
Termoquímica: classificação de fenômenos 
(exercícios - revisão) 
a) é um processo endotérmico e cede calor ao corpo.
b) é um processo endotérmico e retira calor do corpo.
c) é um processo exotérmico e cede calor ao corpo.
d) é um processo exotérmico e retira calor do corpo.
e) é um processo atérmico e não troca calor com o corpo.
Exotérmica: A + B  C + CALOR 
Reação 
Termoquímica: reações químicas. 
Endotérmica: A + B + CALOR  C
Fotossíntese: 6CO 2 + 6H2O + 673,68 kcal C6H12O6 + 6O2
Reação Endotérmica
Combustão do etanol: C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O + 326,81 kcal
Reação Exotérmica
Conteúdo CALORÍFICO de um sistema
Termoquímica - Entalpia (H) 
∆H = HP - HR
Reação Exotérmica: A + B  C + CALOR 
HR HP 
Variação de Entalpia (∆H): 
∆H = HP – HR =
>
∆H < 0
Ex.: combustão completa do etanol
C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O ∆H= -326,81 kcal/mol
= 20kcal =10kcal
10 – 20= -10 kcal
Termoquímica - Entalpia (H) 
∆H = HP - HR
Reação Endotérmica: A + B + CALOR  C
HR HP 
Variação de Entalpia (∆H): 
∆H = HP – HR =
<
∆H > 0
Ex.: fotossíntese
6CO 2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2 ∆H= + 673,68 kcal
= 10kcal =20kcal
20 – 10= +10 kcal
Termoquímica – Representação gráfica 
das reações 
HR > HP
Reação Exotérmica:
HR
HP
CAMINHO DA REAÇÃO
∆H
Energia
CALOR LIBERADO
R  P 
http://meioambiente.culturamix.com/natureza/resumo-sobre-meio-ambiente
Meio Ambiente
Termoquímica – Representação gráfica 
das reações 
HP > HRReação Endotérmica:
HP
HR
CAMINHO DA REAÇÃO
∆H
Energia
CALOR ABSORVIDO
Meio Ambiente
de formação (a 25 °C e 1 atm):
2C(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g)  1C2H5OH ∆H= -66,0 kcal/mol
Equação 
termoquímica
Termoquímca: 
de Combustão (a 25 °C e 1 atm):
1C2H5OH + 3O2  2CO2 + 3H2O ∆H= -326,81 kcal/mol
Ex.: 2S(s) + 3H2(g) + 1/2O2(g)  1H2SO4(l) ∆H= -194,68 kcal/mol
Entalpia de formação do ácido sulfúrico (reação exotérmica)
Termoquímica – Cálculo teórico da 
variação de entalpia (∆H)
1) A partir das entalpias de formação: ∆H = HP - HR
Reação: 3 MgO (s) + 2 Al (s)  3 Mg (s) + 1Al
2
O
3
(s)
3 x (– 604) + 0  0 + 1 x (– 1670) 
ΔH = (– 1670) – (– 1812) ΔH = – 1670 + 1812 ΔH = + 142 kJ
Entalpias de formação: Al
2
O
3
(s) = – 1670 kj/mol
MgO(s. ) = – 604 kj/mol
Ex.: Calcular o ∆H para a reação a seguir a partir das entalpias 
de formação:
HR HP
– 1812  – 1670 
∆H = HP - HR
Reação Endotérmica
Termoquímica – Cálculo teórico do ∆H. 
Faça vc mesmo!!!
De acordo com a equação abaixo e os dados fornecidos,
C2H2 (g) + 5/2 O2 (g)  2 CO2 (g) + H2O (l)
Dados: ΔH = + 226,5 kj/mol (C2H2 (g) )
ΔH = – 393,3 kj/mol (CO2 (g) )
ΔH = – 285,5 kj/mol (H2O (l) )
Indique qual o valor da entalpia-padrão de combustão do acetileno, C2H2,
em kj/mol.
a) + 1298,6.
b) – 1298,6.
c) – 905,3.
d) + 905,3.
e) – 625,8.
Resposta: b) ΔH = – 1298,6 kj/mol
Termoquímica – Cálculo teórico do ∆H. 
Lei de Hess.
2) Lei de Hess: para aplicação siga os passos a seguir 
1) Assinale as substâncias que aparecem na equação “pedida” (H 
desconhecido).
2) Assinale essas substâncias nas equações “dadas” (H conhecido)..
3) Arrume as equações dadas de acordo com a equação “pedida” (invertendo-
as, multiplicando-as ou dividindo-as).
4) Some as equações assim arrumadas obtendo a equação “pedida” e o seu 
respectivo H.
Termoquímica – Cálculo teórico do ∆H
Ex.: Aplicando a lei de Hess, determine o ∆H da reação abaixo:
3 C(grafite) + 4 H2(g)  C3H8(g)
Conhecendo-se as seguintes equações termoquímicas:
1) C(grafite) + O2(g) CO2(g) ΔH = – 94,0 kcal
2) H2(g) + 1/2 O2(g)  H2O(l) ΔH = – 68,3 kcal
3) C3H8(g) + 5 O2(g) 3 CO2(g) + 4 H2O(l) ΔH = – 531,1 kcal
3 C(grafite) + 3 O2(g)  3 CO2(g) ΔH = – 282,0 kcal
4 H2(g) + 2 O2(g)  4 H2O(l) ΔH = – 273,2 kcal
3 CO2(g) + 4 H2O(l) ΔH = + 531,1 kcal C3H8(g)+ 5 O2(g)
3 C(grafite) + 4 H2(g)  C3H8(g) ΔH = – 24,10 kcal
x3
x4
Inverte
Termoquímica – Cálculo teórico do ∆H. 
Faça vc mesmo!!!
A partir das entalpias padrão das reações de oxidação do ferro dadas 
abaixo (use a lei de Hess): “sugestão o O2 deixe pra depois”, não tente acertar o 
oxigênio, neste caso “ele” fechará automaticamente. 
Fe(s) +O2(g) FeO(s)
2Fe(s) + O2(g) Fe2O3(s)
ΔH = – 64 kcal
ΔH = – 196 kcal
1
2
2
3
Determine a quantidade de calor liberada a 298 K e 1 atm na reação:
2 FeO(s) + O2(g) Fe2O3(s)
1
2
Resposta: ΔH = - 68 kcal
Termoquímica – Cálculo teórico do ∆H. 
Faça vc mesmo!!!
Resposta: ΔH =– 3207 kj/mol
A gasolina, que contém octano como um componente, pode produzir monóxido
de carbono, se o fornecimento de ar for restrito. A partir das entalpias padrão
de reação para a combustão do octano (1) e do monóxido de carbono (2),
obtenha a entalpia padrão de reação, para a combustão incompleta de 1
mol de octano líquido, no ar, que produza monóxido de carbono e água
líquida. (aplique a lei de Hess)
2
2 2
2
2
2
2
2C C
CC
H H8 18O
O
O
OO
O - 10.942 kj=
= - 566,0 kj
 g
 g
 g
 g g
( ) ( )( )
( )
( )
( )( )
 l l1618 25  
 
+
+
+(1)
(2)
1 C8H18 + 17/2 O2  8 CO + 9 H2O
BIBLIOGRAFIA
LEMAY, H.Eugene; BURSTEN; Bruce E., Química a Ciência Central, 9ª edição., Editora
Pearson Prentice Hall, 2005.
RUSSEL, J.B. Química Geral v. 1, 2ª Ed., São Paulo: Pearson Makron Books,. 2006.
ATKINS, P. E JONES, L., Princípios de química:questionando a vida moderna e o
meio ambiente, 3ª Ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.
CHANG, Raymond Química, 8ª edição Ed. McGraw Hill.
CHANG, Raymond, Química Geral: Conceitos Essenciais Ed. McGraw Hill
Feltre, Ricardo. Fisico-química. Vol. 2. Ed. Moderna, 2004.