Aula - Termoquímica

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Felipe Costa Lemos
Termoquímica 
Instituto Federal de Pernambuco 2017
• Definição
É a parte da físico-química responsável pelo
estudo da energia envolvida nas transformações da
matéria.
Termoquímica
Termoquímica 2017
A energia percebida com mais facilidade em um
fenômeno físico-químico é o calor, que é liberado ou
absorvido de acordo com o processo no qual está envolvido.
Termoquímica
Termoquímica 2017
- Como calcular a quantidade de calor necessária em uma reação a
partir da massa de uma substância e a sua temperatura?
Q = m . ΔT
Ou q = m . C . ΔT
C = calor específico (quantidade de energia necessária para elevar em
1°C a temperatura de 1 g de uma substância).
Termoquímica - Calor
- Joule e quilojoule:
Joule é a unidade de energia no SI e quilojoule é a unidade utilizada
equivalente a 1000 J.
- Caloria e quilocaloria:
Caloria (cal) corresponde à quantidade de energia que, fornecida
a 1g de água, eleva a temperatura em 1°C.
1 cal = 4,18 J
1 kcal = 1000 cal
(essas unidades não fazem parte do SI)
Termoquímica - Calor
Termoquímica 2017
• Em uma reação de queima ou combustão, observa-se a
liberação de calor (conhecido como processo exotérmico).
Já no caso do degelo, observa-se a absorção de calor
(processo endotérmico).
Termoquímica
Termoquímica 2017
Liberação de calor Absorção de calor
• No processo de transformações químicas e físicas, a
energia é quantificada por meio da variação de Entalpia ou
ΔH.
• A entalpia (H) corresponde à energia de um sistema à
pressão constante. Já o ΔH mostra a quantidade de calor
liberado ou absorvido em uma reação química.
Termoquímica - Entalpia
Termoquímica 2017
ΔH = calor liberado ou absorvido em qualquer reação química à pressão 
constante.
• A variação de entalpia corresponde à diferença entre o
estado final de energia (energia dos produtos) e o estado
inicial (energia dos reagentes) de um processo químico.
ΔH = H final – H inicial ou ΔH = H produtos – H reagentes
Termoquímica
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• Tipos de reações termoquímicas
- Reações exotérmicas: transformações que ocorrem com a
liberação de calor. Acompanhe um exemplo:
A + B => C + D + calor (ΔH < 0)
Assim tem-se H produtos < H reagentes
Termoquímica
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- Reações exotérmicas: H produtos < H reagentes
Termoquímica 2017
Se considerarmos a síntese da amônia (NH3), teremos:
N2(g) + 3 H2(g) -> 2 NH3(g) + 92,2 kJ
ou N2(g) + 3 H2(g) -> 2 NH3(g) ΔH = –92,2 kJ
Pelas equações ou pelo gráfico, devemos entender que na síntese de 2 mol de 
NH3 ocorre a liberação de 92,2 kJ.
• Tipos de reações termoquímicas
- Reações endotérmicas: transformações que ocorrem com a
absorção de calor. Acompanhe um exemplo:
A + B + calor => C + D (ΔH > 0)
Assim tem-se H produtos > H reagentes
Termoquímica
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- Reações endotérmicas: H produtos > H reagentes
Na reação de síntese ocorre formação de ligações intramoleculares e na 
decomposição ocorre ruptura de ligações intramoleculares.
Se considerarmos a decomposição da amônia (NH3), teremos:
2 NH3(g) + 92,2 kJ -> N2(g) + 3 H2(g)
2 NH3(g) -> N2(g) + 3 H2(g) ΔH = +92,2 kJ
Pelas equações ou pelo gráfico, devemos entender que na decomposição de 2 
mol de NH3 ocorre a absorção de 92,2 kJ.
• Entalpia padrão
Para se medir com certa precisão e ter um comparativo entre a entalpia de
diversas reações, foi estipulada uma condição de trabalho denominada estado-padrão. As
condições-padrão são as seguintes:
- Pressão de 1 atm ou 760 mmHg;
- Temperatura a 25°C ou 298 K;
- Usar a forma alotrópica mais estável dos elementos: C (grafite), S(rômbico), P(vermelho),
O2(g).
- Por convenção, toda substância simples no estado-padrão tem entalpia de formação igual a
zero.
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• Entalpia de formação
A entalpia de formação (ΔHf) corresponde a variação da
entalpia no processo de formação de uma substância composta de
seus elementos constituintes (substâncias simples).
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A ΔHf é determinada
nas condições padrão.
• Entalpia de formação
Vamos ver um exemplo de cálculo da entalpia de uma substância, ou seja, da sua
entalpia de formação, a partir de uma equação termoquímica. A equação de decomposição do
mármore pode ser representada por:
CaCO3(s) -> CaO(s) + CO2(g) ΔH = + 177,5 Kj/mol
Dados: ΔHf CaO(s) = –635,5 kJ/mol, ΔHf CO2(g) = –394 kJ/mol e ΔHf CaCO3 = ?
ΔH = ΔHf, produtos – ΔH, reagentes = (ΔHf CaO + ΔHf CO2) - ΔHf CaCO3
+ 177,5 = (-635,5 + (-394)) - ΔHf CaCO3 (x -1) => ΔHf CaCO3 = -1029,5 – 177,5
ΔHf CaCO3 = - 1207,0 kJ/mol
Termoquímica 2017
• Calor de combustão ou entalpia-padrão de combustão
É o calor liberado na reação de combustão completa de um mol de
substância, encontrando-se todos os participantes da reação nas condições-
padrão. Aqui, uma substância denominada combustível, reage com o gás
oxigênio (O2), denominado comburente.
Observe um exemplo:
CH4(g) + 2O2(g) -> CO2(g) + 2H20(l) ΔH = - 213 kcal/mol
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• Calor de neutralização ou entalpia-padrão de neutralização
É o calor envolvido na neutralização de um mol de H+ por um mol de
OH- em solução diluída formando H20.
Observe um exemplo: HCl(aq) + NaOH(aq) -> NaCl(aq) + H2O(l) ΔH = - 57,7
kcal/mol de H2O formada.
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Obs: Aqui o ΔH tem valor constante quando a reação envolve ácidos e bases fortes.
• ΔH nas mudanças de estado físico
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• ΔH nas mudanças de estado físico
Se considerarmos os processos inversos, teremos reações
exotérmicas:
Essas mudanças de estado podem ser representadas graficamente:
• Energia de ligação
É a quantidade de energia necessária para romper 1 mol de ligações.
Essa mesma energia é liberada na formação de 1 mol de ligações.
A aplicação dessa energia é uma das maneiras de obtenção do valor
da entalpia quando não se dispõe de valores experimentais.
Termoquímica
• Energia de ligação
A tabela a seguir traz os valores médios de algumas energias de
ligação em kJ/mol.
Na ocorrência de uma reação química, há ruptura das ligações dos
reagentes e formação de ligações para resultar em produtos. A energia
absorvida ou liberada nessa reação determina o ΔH da reação.
• Energia de ligação
Vejamos um exemplo do cálculo do ΔH envolvendo as
energias de ligação:
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• Energia de ligação
Como a energia liberada é maior do que a absorvida, a reação será
EXOTÉRMICA, e o seu valor absoluto será:
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• Lei de Hess
Quando não é possível fazer as medições experimentais para a
determinação das entalpias de reação, pode-se trabalhar com um conjunto de
reações nas condições-padrão, as quais permitem esse cálculo quando
rearranjadas para satisfazer os reagente, os produtos e os coeficientes
estequiométricos da equação-problema. Esse processo é conhecido como Lei
de Hess.
Lei de Hess: “a quantidade de calor envolvida durante a formação de um dado
composto é constante, independentemente de o composto ser formado direta
ou indiretamente em uma série de etapas”.
Termoquímica
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Observações:
1. Quando umaequação termoquímica é multiplicada por um determinado
valor, seu ΔH também será multiplicado pelo mesmo valor.
2. Quando uma equação termoquímica for invertida, o sinal de seu ΔH
também será invertido.
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Exercício
Resolver NO CADERNO as questões: 8, 9, 17, 19, 21, 22, 24, 25, 38 e 
39 dispostas no livro didático a partir da página 68.