Módulo 10

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TERMOQUÍMICA
CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA: (H
 INTRODUÇÃO
Experimentalmente, a variação de entalpia, em uma transformação à pressão constante, pode ser determinada usando o calorímetro. Porém, há o perigo de se cometer um erro experimental pelo fato de ocorrerem reações secundárias o que tornaria impossível determinar o (H de apenas uma reação.
Na prática, podemos determinar o (H de apenas uma reação, a saber.
1º Pela LEI DE HESS
2º A partir das entalpias de FORMAÇÃO das substâncias.
3º A partir das ENERGIAS DE LIGAÇÃO.
 1º. PELA LEI DE HESS
Germain Henry HESS (1802-1850), químico suíço e médico, viveu na Rússia, comprovou que, independentemente do número de etapas em que uma reação ocorre, a variação de entalpia só depende da entalpia inicial dos reagentes e da entalpia final dos produtos.
(H = HFINAL - HINICIAL
ou
(H = HPRODUTOS - HREAGENTES
COMO TRABALHAR COM A LEI DE HESS
Na aplicação da Lei de Hess as equações termoquímicas são organizadas numa seqüência tal que, a soma das mesmas resulta na reação que nos interessa.
Dai que:
1º. Ao multiplicar ou dividir os coeficientes de uma equação termoquímica por um número qualquer, devemos multiplicar ou dividir o valor do (H pelo mesmo número.
2º. Ao inverter uma equação termoquímica, precisamos inverter o sinal do (H.
MODELO RESOLVIDO
(VUNESP) São dadas as equações termoquímicas a 25ºC e 1 atm:
I. 
2C2H2(g) + 5O2(g) ( 4CO2(g) + 2H2O(l)
(H1 = - 2602kJ (combustão do acetileno)
II. 
2C2H6(g) + 7O2(g) ( 4CO2(g) + 6H2O(l)
(H2 = - 3124kJ (combustão do etano)
III. 
H2(g) + 1/2O2(g) ( H2O(l)
Aplique a Lei de Hess para a determinação do (H da reação de hidrogenação do acetileno, de acordo com a equação:
C2H2(g) + 2H2(g) ( C2H6(g)
Para determinarmos o (H da reação desejada, devemos:
a) Dividir a equação I por 2.
b) Inverter a equação II e dividir por 2.
c) Manter e multiplicar a equação III por 2.
 
C2H2(g) + 2H2(g) ( C2H6(g)
(H = - 311 KJ/mol
 2º. CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA A PARTIR DAS ENTALPIAS DE FORMAÇÃO
Como os valores das entalpias-padrão de formação dos participantes de uma reação pode-se calcular o (H da seguinte maneira:
(HºREAÇÃO = [( Hformação dos produtos] - [( Hformação dos reagentes]
MODELO RESOLVIDO
(UEL-PR) Segundo projeções da indústria sucroalcooleira, a produção de açúcar e álcool deverá crescer 50% até 2010, tendo em vista as demandas internacionais e o crescimento da tecnologia de fabricação de motores que funcionam com combustíveis flexíveis. Com isso a cultura de cana-de-açúcar está se expandido bem como o uso de adubos e defensivos agrícolas. Aliados a isto, está o problema da devastação das matas ciliares que tem acarretado impactos sobre os recursos hídricos das áreas adjacentes através do processo de lixiviação do solo. Além disso, no Brasil cerca de 80% da cana de açúcar plantada é cortada a mão, sendo que o corte é precedido da queima da palha da planta.
A quantificação de metais nos sedimentos de córregos adjacentes às áreas de cultivo, bem como na atmosfera, é importante para reunir informações a respeito das conseqüências ambientais do cultivo da cana de açúcar.
A sacarose é um alimento importante para o ser humano. O metabolismo dos açúcares envolve reações que são as fontes de energia para que a célula possa realizar os trabalhos mecânico, elétrico e químico. O metabolismo de açúcares durante a respiração é representado pela reação de combustão:
C12H22O11(s) + 12O2(g) ( 12CO2(g) + 11H2O(l) 
(H < 0
Dados: 
(H0(formação) C12H22O11 = - 2222 kJ/mol; CO2 = - 394 kJ/mol; H2O = - 286 kJ/mol 
Massas molares(g/mol): C = 12; O = 16; H = 1.
Qual a massa de sacarose necessária para a liberação de 314 kJ de energia?
a) 11 g. 
b) 25 g. 
c) 19 g.
d) 29 g.
e) 31 g.
RESOLUÇÃO
C12H22O11(s) + 12 O2(g) ( 12 CO2(g) + 11 H2O(l) 
(H = ?
(-2222kJ)
(zero)
(-394kJ)
(- 286kJ)
Os valores tabelados devem ser multiplicados pelos coeficientes estequiométricos da referida substância, de acordo com a reação na qual participa.
RESOLUÇÃO (continuação)
(H = [12HCO2 + 11HH2O] - [HC12H22O11 + HO2]
(H = [12(-394) + 11(-286)] - [(-2222) + (zero)]
(H = [- 7874] - [- 2222]
(H = - 7874 + 2222
(H = - 5652 kJ
Massa Molar da Sacarose = 342g/mol
x = 
5652
342
.
314
 = 19g
 3º. ENERGIA DE LIGAÇÃO
É a energia necessária para romper 1 mol de ligações (6,02 . 1023 ligações) partindo-se de moléculas no estado gasoso e obtendo-se átomos no estado gasoso, a 25ºC e 1 atm.
O rompimento de ligações é um processo sempre endotérmico.
Quanto maior é a energia de ligação, mais forte é a ligação, ou seja, mais difícil quebrá-la. Pelo contrário, quanto menor é a energia de ligação, mais fraca é a ligação.
Graficamente:
Temos ainda o caso de moléculas poliatômicas, como por exemplo do gás metano: CH4
Para quebrar 4 ligações C - H foi gasto 1651,6 kJ; logo, para quebrar uma ligação C - H basta dividir 1651,6 por 4 = 412,9 kJ por mol de ligação.
A tabela abaixo fornece os valores de algumas ligações.
De posse dos valores das energias de ligação entre os átomos (valores tabelados), podemos calcular o (H do seguinte modo:
(HºReação = ((Hligações rompidas dos reagentes (endotérmico) + ((Hligações formadas no produto (exotérmico)
Cuidado: não podemos esquecer que:
MODELO RESOLVIDO
(UFRS) Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são fornecidos no quadro abaixo.
Considerando a reação representada por:
O valor aproximado de (H, em kJ, é de:
a) - 820
b) - 360
c) + 106
d) + 360
e) + 820
RESOLUÇÃO
 CH4(g) + 2 O2(g) ( CO2(g) + 2 H2O(v) 
Ligações rompidas nos reagentes
4 mol de ligações ---- C - H ( 4 x (+ 413,0) = ( + 1652,0 kJ) 
2 mol de ligações ---- O = O ( 2 x (+ 494,0) = ( + 988,0 kJ)
Ligações formadas nos produtos
2 mol de ligações ---- C = O ( 2 x (- 804,0) = ( - 1608,0 kJ) 
4 mol de ligações ---- O - H ( 4 x (- 463,0) = ( - 1852,0 kJ)
(HºReação = ((Hligações rompidas dos reagentes (endotérmico) + ((Hligações formadas no produto (exotérmico)
(H = + 2640,0 + (- 3460,0)
(H = - 820,0 KJ
 4º. ENTROPIA
É a grandeza termodinâmica, representada pela letra S que mede o grau de desordem de um sistema.
A unidade de entropia é JOULES por KELVIN (J/K).
Exemplos de transformações físicas com aumento de entropia:
H2O(s) H2O(l) 
(S = 5,1 cal/K . mol
H2O(l) H2O(v) 
(S = 26,0 cal/K . mol
Exemplo de reação química com aumento de entropia:
H2O(v) ( H2(g) + 1/2 O2(g) 
(S = 10,6 cal/K . mol
ATIVIDADES
01. (UEM) Considere as equações químicas representativas da combustão do metano, em etapas:
Primeira etapa:
CH4(g) ( C(s) + 2H2(g) 
(H1 = + 17,9 kcal
Segunda etapa: 
2 H2(g) + O2(g) ( 2H2O(l) 
(H2 = - 136,6 kcal
Terceira etapa:
C(s) + O2(g) ( CO2(g) 
(H3 = - 94,1 kcal
Etapa global:
CH4(g) + 2O2(g) ( CO2(g) + 2H2O(l) 
(HC = ?
Assinale o que for correto.
(01) A combustão do metano é uma reação exotérmica, em que a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes.
(02) A equação termoquímica da etapa global resulta da soma das equações das etapas intermediárias.
(04) Cada mol de metano que sofre combustão libera 1 mol de gás carbônico. 
(08) Nas etapas 2 e 3, ocorre absorção de calor do meio ambiente.
(16) A soma das três etapas permite o cálculo do calor molar de combustão do CH4 na etapa global: (Hc = - 212,8 kcal
02. (UEM) Dadas as reações abaixo, assinale o que for correto.
H3BO3(aq) ( HBO2(aq) + H2O(l) 
(H = - 2,30 kJ
H2B4O7(aq) + H2O(l) ( 4HBO2(aq) 
(H = -14,5 kJ 
H2B4O7(aq) ( 2B2O3(s) + H2O(l) 
(H = +22,7 kJ
(01) O (H para a reação 2H3BO3(aq) ( B2O3(s) + 3H2O(l) é iguala 14,0 kJ.
(02) A Lei de Hess diz que a variação de entalpia em uma reação depende apenas do estado final da reação.
(04) O (H para a reação 2H2B4O7(aq) + 10H2O(l) ( 8H3BO3(aq) é igual a - 10,6 kJ.
(08) A formação de 352g de HBO2, a partir de H2B4O7 e água, produz um (H de -29,0 kJ.
(16) A reação 2B2O3(s) + 2H2O(l) ( 4HBO2(aq) é endotérmica.
03. (PUC-SP) 
A reaçãode síntese da amônia, processo industrial de grande relevância para a indústria de fertilizantes e de explosivos, é; representada pela equação:
N2(g) + 3H2(g) ( 2NH3(g)
(H = - 90 kJ
A partir dos dados fornecidos, determina-se que a entalpia de ligação contida na molécula de N3 (N ( N) é igual a:
a) 
- 645 kJ/mol.
b) 
0 kJ/mol.
c) 
645 k/mol.
d) 
945 kJ/mol. 
e) 
1125kJ/mol.
04. (UEPG-PR) Considere o composto H2 gasoso, e a quebra de 1 mol de ligações de moléculas desse composto em átomos de hidrogênio, H(g) a 25°C e 1 atm; assinale o que for correto.
H2(g) ( 2H(g) 
(H = + 436 kJ/mol
(01) A ligação que é rompida na molécula de H2, pode ser classificada como ligação covalente apolar.
(02) A formação de H2(g) a partir da ligação entre átomos gasosos e isolados H(g) ocorre com liberação de calor.
(04) Na molécula de H2(g), o compartilhamento de elétrons ocorre sem diferença de eletronegatividade entre os átomos. 
(08) A quebra das ligações da molécula H2 origina, predominantemente, íons H+ no meio gasoso. 
(16) A energia de ligação para a molécula de H2, no estado gasoso, é 
+ 436 kJ/mol a 25°C e 1 atm.
RESPOSTA: C
((H = +2640,0 KJ
RESPOSTA: A
((H = -3460,0 KJ
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