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Introdução à Termoquímica

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TERMOQUÍMICA
Professora: Carolina Sala de Moreis
Disciplina: Química
*
Termoquímica: 
1)calor e unidades para expressá-lo
2)Entalpia e variação de entalpia
3)A lei de Hess
4)Estado-padrão
5)Entalpia padrão de combustão
6)Entalpia padrão de formação 
7)Energia de ligação 
*
TERMOQUÍMICA
Termoquímica:
É a parte da Química que estuda as variações de energia que acompanham as reações químicas.
*
A energia tranferida entre dois corpos (ou entre diferentes partes de um mesmo corpo) que têm temperaturas diferentes é denominada calor ou energia.
Conceito de calor
*
A formação e a ruptura de ligações envolvem a interação da energia com a matéria. Assim como nas mudanças de estado físico, as transformações da matéria ocorrem com absorção ou liberação de energia.
*
Absorção de calor:
*
Os Processos que absorvem calor são denominados de processos endotérmicos.
Os Processos que liberam calor são denominados de processos exotérmicos.
Sistema aberto
 Sistema Fechado
 Sistema Fechado e isolado
*
*
Nas reações químicas ocorrem tanto a ruptura como a formação de ligações intramoleculares.
Para determinar se um processo é exo ou endotérmico, deve-se considerar:
A energia absorvida para a ruptura das ligações reagentes
A energia liberada na formação das ligações dos produtos
O saldo energético entre elas indica se o processo libera ou absorve energia.
*
Entalpia e variação de entalpia
	Entalpia de reação é a energia absorvida ou liberada em uma reação.
	No Sistema Internacional de Unidades a unidade da entalpia é o joule (J), e esta grandeza é geralmente representada pelo símbolo H.
	A variação de entalpia é representado pelo símbolo Δ H.
*
	Só é possível calcular o valor do ΔH se forem conhecidas as entalpias absolutas dos reagentes (HR) e dos produtos (HP):  . 
*
Reação endotérmica
*
Reação exotérmica
*
*
*
Exercícios
01)Analise a figura abaixo, assinale (V) ou (F), nas proposições abaixo, com base na reação química de combustão do gás hidrogênio. 
( ) Ocorre liberação de calor, ou seja, o processo é exotérmico. 
( ) Ocorre absorção de calor, ou seja, o processo é endotérmico. 
( ) Os reagentes ganham calor ao se
 converter em água. 
( ) O calor envolvido na formação de
 180 g de água é de 2.416 kJ.
( ) Hprodutos > Hreagentes
*
04.(Mackenz ie-SP)
Fe2O3(s) + 3 C(s) + 491,5 kJ  2 Fe(s) + 3 CO(g)
Da transformação do óxido de ferro III em ferro metálico, segundo a equação acima, assinale V ou F:
( ) é uma reação endotérmica.
( ) é uma reação exotérmica.
( ) A energia absorvida é 491,5 kj
( ) A energia liberada é de 491,5kj
*
05. Assinale V ou F:
Fe2O3(s) + 3 C(s)  2 Fe(s) + 3 CO(g) 
( ) é uma reação endotérmica.
( ) é uma reação exotérmica.
( ) A energia absorvida é 491,5 kj
( ) A energia liberada é de 491,5kj
( ) A Hprod > Hreag
( ) ΔH > 0
- 491,5 kJ 
*
06. Assinale V ou F:
		Fe2O3(s) + 3 C(s)  2 Fe(s) + 3 CO(g) 
( ) é uma reação endotérmica.
( ) é uma reação exotérmica.
( ) A energia absorvida é 491,5 kj
( ) A energia liberada é de 491,5kj
( ) A Hprod < Hreag
( ) ΔH > 0
07. Represente a reação acima em um diagrama de entalpia.
ΔH = 491,5 kJ 
*
	Fatores que influenciam no AH
	O calor absorvido ou liberado por quaisquer reações químicas será diferente se modificarmos as condições em que forem realizadas.
Estado físico
	A variação de entalpia depende do estado físico dos reagentes e produtos.
	H H2O vapor > H H2O liquido > H H2O sólido
*
Estado alotrópico
A variação de entalpia assume valores diferentes conforme o estado alotrópico dos reagentes e produtos.
Ex.:
Cgraf + O2(g)  CO2(g) AH= -393,5kj
Cdiam + O2(g)  CO2(g) AH= -395,4kj
*
Alotropia
	A alotropia é um fenômeno associado à ocorrência de um mesmo elemento em distintas formas denominadas variedades alotrópicas. Geralmente, a alotropia ocorre devido a estruturas cristalinas diferentes no sólido ou atomicidade. 
	Forma alotrópica
	Cgrafite	Cdiamante, Cfulereno
	O2	O3
	Srômbico	Smonociclico
	Pbranco	Pvermelho
	Cl2 (g)	Cl2 (l)
*
Alotropos de Carbono: 
	Diamante, grafite e fulereno, são as formas alotrópicas do elemento químico carbono. 
	Estas substâncias diferem entre si pela estrutura cristalina.
	Até a metade da década de 1980, só eram conhecidos dois alótropos do carbono: o duro, incolor e valioso diamante, e a escura, quebradiça e pouco valiosa grafite. 
*
C fulereno:
	Essa nova variedade era bem diferente das outras duas. Em vez de cristais com uma infinidade de átomos unidos (como o diamante e a grafite), o novo alótropo é constituído por moléculas com 60 átomos de carbono (C60). Também foram produzido fulerenos em forma de tubos cilíndricos, chamados nanotubos.
*
Alótropos do Oxigênio: 
	O gás oxigênio e ozônio diferem na atomicidade, isto é, no número de átomos que forma a molécula.
	O oxigênio existe no ar atmosférico, sendo um gás indispensável à nossa respiração. O ozônio é um gás que envolve a atmosfera terrestre, protegendo-nos dos raios ultravioleta 
*
Alótropos do Fósforo: as variedades alotrópicas mais comuns deste elemento são o fósforo vermelho e o fósforo branco, que diferem entre si pela atomicidade. Fósforo vermelho e fósforo branco. O fósforo branco é guardado imerso em água, pois, se exposto ao ar, sofre combustão espontânea.
P4 (n)
*
Alótropos do Enxofre: 
	Enxofre rômbico e enxofre monoclínico, que diferem um do outro pela estrutura cristalina. 
	Essas duas variações são formadas por moléculas com oito átomos e são representadas pela fórmula S8, embora os cristais das duas variedades sejam diferentes.
*
Estabilidade dos alótropos
 
	A grafite entende-se como sendo mais estável que diamante, o gás oxigênio é mais estável que ozônio. Isso acontece porque as os formatos alotrópicos mais estáveis estão presentes na natureza em maior quantidade. 
	Forma alotrópica
	Mais estável	Menos estável
	Cgrafite	Cdiamante, Cfulereno
	O2	O3
	Srômbico	Smonociclico
	Pbranco	Pvermelho
	Cl2 (g)	Cl2 (l)
*
Estado padrão
	O estado padrão está associado à forma alotrópica mais estável a 298K (25oC) de temperatura e pressão de 1 atm. Nessas condições, convecionou-se que a substância possui entalpia igual a zero.
	Entalpia	= 0	C (graf), O2(g), S romb, Cl2(g)
	Diferente de 0	C(diam), O3(g), S monoc, Cl2 (l)
*
Considere a equação a seguir:
	2H2 (g) + O2 (g)  2H2O (l) AH = -572 kj
Assinale V ou F:
( ) É exotermica, liberando 286 kj por mol de oxigenio consumido.
( )Exotérmica, liberando 572 kj para dois mols de água produzida.
( )Endotérmica, consumindo 572 kj para dois mols de água produzida.
( )Endotérmica, liberando 572 kj para dois mols de oxigenio consumido.
*
Considere o diagrama de entalpia:
Qual a opção que contém a equação química correta?
a) H2(g) + ½ O2(g)  H2O(g) AH = +242 kj/mol
b)H2O(l)  H2O(g) AH = -41kj/mol
c) H2(g) + 1/2 O2(g)  H2O (l) AH= +41kj/mol
d)H2O(l)  H2(g) + ½ O2(g) AH = +283kj/mol
e)H2O (g)  H2(g) + ½ O2(g) AH= 0kj/mol
*
Tipos de calor
Calor sensível: 
	Provoca apenas a variação da temperatura do corpo. 
	A quantidade de calor sensível (Q) que um corpo de massa m recebe é diretamente proporcional ao seu aumento de temperatura. 
 
Onde: 
Q = calor absorvido pela substância
m = massa da substância
c = calor específico
ΔT = variação de temperatura da substância
*
Calor específico 
	Corresponde à quantidade de calor recebida ou cedida por 1 g da substância para elevar a sua temperatura de 1oC. Expressa-se em cal/g/oC e é representado pela letra c. 
	É característico de cada substância. 
Maior c  menor troca de calor com a vizinhança, ou seja, maior será a quantidade de calor necessário para aquecê-lo.
*
Calor latente: 
	Provoca algum tipo de alteração na estrutura física docorpo. É a quantidade de calor que a substância troca durante a mudança de estado físico. 
	Para calcular o calor latente de uma substância, basta dividir a quantidade de calor Q que a substância precisa ganhar ou perder para mudar de fase pela massa m da mesma.
L = Q/m
*
Capacidade calorífica:
Cujo símbolo é C, consiste no quociente entre a quantidade de calor fornecida a um corpo e a correspondente variação de temperatura.
		 C = Q/ΔT ou C = m.c
*
Medidas de calor:
Cal (Caloria), Kcal , J (Joule) e Kj
As relações abaixo serão muito úteis:
	1 quilocaloria (kcal) = 1000 cal ou 103 cal
	1 caloria (cal) = 4,18 joules (J)
	1 quilojoule (kJ) = 1000 J
	1 Kcal = 4,18 kJ
	Uma das unidades mais comuns é a caloria (cal)
1 caloria (cal): quantidade de calor necessária para elevar em 1oC a temperatura de 1 grama de água.
*
O calor específico de uma substância é 0,5 cal/g.oC. Se a temperatura de 4 g dessa substância passou de 10oC para 20 oC, pode-se afirmar que ela absorveu uma quantidade de calor, em calorias, de:
a) 0,5
b) 2
c) 5
d) 10
e) 20
*
Um bloco de gelo de massa igual a 300 g encontra-se a 0°C. Para que todo gelo se derreta, obtendo água a 0°C, são necessárias 24.000 cal. Determine o calor latente de fusão do gelo em cal/g.
*
Lei de Hess
	A variação de energia de uma reação química é a mesma, quer o processo se realize em uma ou várias etapas. Ela depende somente das propriedades das substâncias inicias e finais.
	O valor de AH de um processo será a soma algébrica dos valores de AH das etapas.
			AH = AH1 + AH2
Obs: A lei de Hess demonstra que equação termoquímica podem ser somadas, multiplicadas, divididas e invertidas.
*
Calcule o AH da reação abaixo:
		Cgraf + ½ O2(g)  CO2 (g) AH = ?
Sabendo que :
Cgraf + O2 (g)  CO2 (g) AH1 = - 94,1 kcal
CO2 (g) + ½ O2 (g)  CO2 (g) AH2 = - 67,7 kcal
*
Calcular o AH do processo:
 2C graf + 3H2 (g) + ½ O2 (g)  C2H5OH (l)
Sabendo que:
Cgraf +O2 (g)  CO2 (g) AH= -94kcal/mol
H2(g) + ½ O2(g)  H2O (g) AH= -57,8kcal/mol
C2H5OH (l) + 3O2 (g)  2CO2(g) + 3H2O (g) AH=-327,6kcal/mol
*
*
*
RESUMINDO

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