4 %20TERMOQU%C3%8DMICA

Prévia do material em texto

TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA
É a parte da química que estuda as quantidades de calor liberados
ou absorvidos, durante uma reação química.
TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA
Absorção de Calor
Esquema: Associação da energia (calor) com os fenômenos físicos denominados
mudanças do estado de agregação da matéria
Liberação de Calor
Para a Termoquímica, as reações químicas se classificam em:
TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA
Reações exotérmicas: as que liberam calor para o meio ambiente.
Exemplos
Combustão (queima) do gás butano, C4H10
C4H10(g) + 13/2 O2(g) 4 CO2(g) + 5H2O(g) + calorC4H10(g) + 13/2 O2(g) 4 CO2(g) + 5H2O(g) + calor
Combustão do etanol, C2H60:
C2H6O(l) + 3 O2(g) 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor
Na equação química, o calor é representado junto aos produtos para significar
que foi produzido, isto á, liberado para o ambiente durante a reação.
TERMOQUÍMICATERMOQUÍMICA
Reações endotérmicas: as que para ocorrerem retiram calor do meio
ambiente.
Exemplos
Decomposição da água em seus elementos:
H20(l) + calor H2(g) + 1/2 O2(g)
Fotossíntese:
6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor C6H12O6(aq) + 6 O2(g)
Na equação química, a energia absorvida á representada junto aos reagentes, 
significando que foi fornecida pelo ambiente aos reagentes.
MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃOMEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO
Calorimetria: é o estudo e a medição das quantidades de calor
liberadas ou absorvidas durante os fenômenos físicos e/ou químicos.
Unidades de quantidade de calor
É usual expressar quantidade de calor em calorias (cal)
1 kcal = 1.000 cal 1 cal = 4,18 J
OBS.: No Brasil se adota oficialmente o Sistema Internacional
de Unidades (SI), no qual a unidade de energia é o joule (J).
1 kJ = 1000 J
MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃOMEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO
O calor liberado ou absorvido por um sistema que sofre uma reação
química é determinado em aparelhos chamados calorímetros.
Q = m. c. Δt
Em que:
m= massa da substância (g)
c= calor específico da substância (cal/g .°C)
Δt = variação da temperatura
Cálculo de ∆H de reação através de entalpias de Cálculo de ∆H de reação através de entalpias de 
formação formação 
H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) ΔH = -286,6 kJ/mol (25 °C; 1 atm)
ΔH = Hprodutos - Hreagentes ΔH = Hfinal - Hinicial
ΔH = HH2O- (HH2 + H ½ O2)
ΔH = -286,6 - (zero + zero) ΔH = -286,6 kJ
OBS.: O H2 e O2 são substâncias simples e estão no estado padrão.
ATENÇÃO: As entalpias padrão de formação das substâncias é muito importante,
pois permite calcular as variações de entalpia das reações químicas das quais
essas substâncias participam.
MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃOMEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO
A variação da entalpia é a medida da quantidade de calor liberada
ou absorvida pela reação, a uma pressão constante.
ΔH = Hp - Hr
onde:onde:
Hp : entalpia dos produtos
Hr : entalpia dos reagentes
MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃOMEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO
 as substâncias “perdem”
energia (entalpia);
Há perda de calor.
Entalpia dos produtos (Hp) é menor que a entalpia dos reagentes (Hr), logo a ∆H < 0
ΔH = Hp - Hr
MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃOMEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO
 as substâncias “ganham”
energia (entalpia);
Deve-se fornecer energia
para a reação;
A entalpia dos produtos (Hp) é maior que a entalpia dos reagentes (Hr), logo a ∆H > 0
ΔH = Hp - Hr
Há ganho de calor.
exemploexemplo
Que quantidade de calor é liberado ou absorvido 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)
exemploexemplo
Que quantidade de calor é liberado ou absorvido 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).
Reposta: 16000 cal ou 16 Kcal
exemploexemplo
01. Algumas reações químicas se processam espontaneamente, porém
outras necessitam absorver energia de uma fonte externa.
Caracterize, nos diagramas abaixo, a variação de entalpia das reações,
identificando-as como endotérmica e exotérmicas.
exemploexemplo
02. Nos Estados Unidos, em 1947, a explosão de um navio cargueiro
carregado do fertilizante nitrato de amônio causou a morte de cerca de 500
pessoas. A reação ocorrida pode ser representada pela equação:
2 NH4NO3 (s) 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(l) ΔH = -411,2 kJ4 3 (s) 2(g) 2(g) (l) 
Nesse processo, quando há decomposição de 1,0 mol do sal, ocorre:
a. Liberação de 411,2 kJ
b. Absorção de 411,2 kJ
c. Liberação de 305,6 kJ
d. Absorção de 205,6 kJ
e. Liberação de 205,6 kJ
exemploexemplo
Resposta
O valor negativo de ΔH já indica que a reação libera calor. Além disso, notar
que o valor de ΔH que aparece numa equação sempre se refere às
quantidades de reagentes e produtos envolvidos na reação. Uma vez que, na
equação, vemos que 2 mols de NH4NO3produzem ΔH = -411,2 kJ, temos:
2 mols de NH4NO3 411,2 kJ
1 mols de NH4NO3 X
X = 205,6 kJ Resposta. E
OBS.: Com este exercício, queremos lembrar que muitos problemas de
Termoquímica vêm associados ao cálculo estequiométrico
exemploexemplo
3. Sabendo-se que:
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O ΔH = -13,8 kcal
Pergunta-se:
a. A reação é exotérmica ou endotérmica?
b. Qual é a quantidade de calor envolvida na neutralização de 146 g de
HCl, segundo a equação acima?HCl, segundo a equação acima?
DADOS: Cl = 35,5 e H = 1
exemploexemplo
3. Sabendo-se que:
HCl(aq) + NaOH(aq) NaCl(aq) + H2O ΔH = -13,8 kcal
Pergunta-se:
a. A reação é exotérmica ou endotérmica?
b. Qual é a quantidade de calor envolvida na neutralização de 146 g de
HCl, segundo a equação acima?HCl, segundo a equação acima?
DADOS: Cl = 35,5 e H = 1
Resp. 55,2 kcal
exemploexemplo
4. Calcular a variação de entalpia da reação
NH3(g) + HBr(g) NH4Br(s)
Conhecendo as seguintes entalpias padrão de formação, em kJ/mol: 
NH3(g)= -45,9; HBr(g)= -36,3; NH4Br(s)= -270,8.
exemploexemplo
4. Calcular a variação de entalpia da reação
NH3(g) + HBr(g) NH4Br(s)
Conhecendo as seguintes entalpias padrão de formação, em kJ/mol: 
NH3(g)= -45,9; HBr(g)= -36,3; NH4Br(s)= -270,8.
Resposta: - 188,6 kJ/molResposta: - 188,6 kJ/mol
OBS.: É importante notar que o cálculo das variações de entalpia de
todas as reações químicas pode ser efetuado a partir das entalpias
padrão de formação das substâncias que participam da reação dada.
exemploexemplo
5. O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado
aluminotermia, conforme mostra a equação química:
8 Al(s) + 3 Mn3O4(s) 4 Al2O3(s) + 9 Mn(s)
Observe a tabela:
Substância Entalpia de formação (ΔH (298K)) 
Segundo a equação acima, determine a variação de entalpia, em Kj, para a 
obtenção do Mn(s), na temperatura de 298K.
Substância Entalpia de formação (ΔH (298K)) 
(Kj.mol-1)
Al2O3(s) - 1.667,8
Mn3O4(s) - 1.385,3
Lei de Lei de hesshess
O valor da variação da entalpia (ΔH) para uma certa reação
química é sempre o mesmo, independente do modo como é
realizada , dependendo somente do estado inicial e final.
Ou seja, o ΔH depende somente dos valores das entalpias dos
ΔH = ΔHreagentes + ΔHprodutos
Ou seja, o ΔH depende somente dos valores das entalpias dos
reagentes e dos produtos, conforme a expressão:
ΔH = ΔH1 + ΔH2+ ΔH3 +...
Lei de Lei de hesshess
H2O(l)→ H2O(v) ΔH= +44 kJ
1º CASO: Foi realizada em uma única etapa:
2º CASO: Foi realizada em duas etapas:
1ª etapa: H2O(l)→ H2(g) + ½ O2 (g) ΔH= +286 kJ
2ª etapa: H2(g) + ½ O2 (g)→ H2O(v) ΔH= -242 kJ
H2O(l) → H2O(v) ΔH= +44 kJ
Lei de Lei de hesshess
5. Dadas as equações termoquímicas
S(s) + O2(g) SO2(g) ΔH1 = -296,8 kJ 
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g) ΔH2 = -97,8 kJ 
Pode-se calcular o calor da reação (variação de entalpia)indicada pela 
equação abaixo:equação abaixo:
S(s) + 3/2 O2(g) SO3(g) ΔH=?
Lei de Lei de hesshess
5. Dadas as equações termoquímicas
S(s) + O2(g) SO2(g) ΔH1 = -296,8 kJ 
SO2(g) + ½ O2(g) SO3(g) ΔH2 = -97,8 kJ 
Pode-se calcular o calor da reação (variação de entalpia) indicada pela 
equação abaixo:equação abaixo:
S(s) + 3/2 O2(g) SO3(g) ΔH=?
Resposta: ΔH = -394,6 kJ
OBS.: De acordo com a lei de Hess, as equações termoquímicas podem ser 
somadas como se fossem equações algébricas.
Lei de Lei de hesshess
6. Dadas as equações termoquímicas
C(grafite) + O2(g) CO2(g) ΔH1 = -393,3 kJ 
C(diamante) + O2(g) CO2(g) ΔH2 = -395,2 kJ 
Calcule a variação da entalpia da transformação:
C(grafite) C(diamante) ΔH=?C(grafite) C(diamante) ΔH=?
Resposta: ΔH = +1,9 kJ
Energia de ligaçãoEnergia de ligação
Energia de ligação é a variação de entalpia (quantidade de calor absorvida)
verificada na quebra de 1 mol (6.1023) de uma determinada ligação química,
supondo-se todas as substâncias no estado gasoso, a 25°C e 1 atm.
H2(g) + Cl2(g) 2 HCl ΔH=?
H – H Cl - Cl H – Cl + H – Cl 
Energia absorvida nas Energia liberada nas Energia absorvida nas 
quebras de ligações
Energia liberada nas 
formações das ligações
Para romper 1 mol de ligação
H – H = 436 KJ
Cl – Cl = 242,6 KJ
Para romper 1 mol de ligação
H – Cl = 431,8 KJ. Como são formados 2 
mols de HCl = 863,6 KJ
Energia total absorvida: 678,6 KJ Energia total liberada: 863,6 KJ
Reação exotérmica (ΔH<0) = -185 KJ
Energia de ligaçãoEnergia de ligação
Considere a tabela de energias de ligação a seguir:
Ligação Energia (Kj/mol) a 25°C
C - C 345,3
C = C 609,4
O = O 497,8
H - O 462,3H - O 462,3
C = O 802,5
C -H 412,5
Admita que 1 quilograma de gás engarrafado (C4H10) custe o mesmo preço
que 1 quilograma de eteno (C2H4). Com os dados da tabela, e utilizando as
reações de combustão, determine qual dos dois combustíveis é mais
econômico. Dados: (Massa molar C4H10 = 58g/mol C2H4= 28g/mol
Bons estudos!Bons estudos!