Entalpia: conceitos e cálculos

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entalpia
ENTALPIA 
É a energia total de um sistema medida a pressão constante. Não é possível medir a entalpia por isso que se mede a variação de entalpia ou calor de reação (∆H).
Tipos de entalpia:
Entalpia de Formação
Entalpia de Combustão 
Entalpia de Ligação 
Entalpia de Neutralização
Entalpia de Dissolução
Entalpia de formação
A entalpia de formação é a energia de reação a partir de mol de substância, a partir de substâncias químicas no seu estado padrão.
As substâncias que participam da reação de formação devem ser simples, e devem informar seu estado físico.
Exemplos de substâncias simples: C(grafite), O2(g), N2(g), H2(g), Na(s), S(s).
Exemplo de reação de formação: 
 1/2N2(g) + 3/2 H2(g) → 1NH3 ∆H de formação= -11kcal/mol de NH3
Isto quer dizer que para formar 1 mol de NH3 a reação produz 11Kcal de energia.
Formação da água: 1/2H2 + O2 = H2O
∆H = Hp – Hr
∆H = ( - 68,4 ) - (1/2.0 + 0)
∆H = -68,4 → Reação exotérmica
Estado padrão: é a forma mais estável de uma substância a 25C e 1 atm de pressão. São substâncias simples.
Entalpia de combustão
É a variação aferida de calor para que haja a combustão de 1 mol de uma substância qualquer. Toda reação de combustão terá valor de variação de entalpia menor que zero, pois se trata de uma reação que libera calor.
Exemplo:
Reação e valor da variação de entalpia para a reação de combustão do etanol:
C2H6O(l) + 3.O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) ΔH = -326 Kcal/mol
A seguir, valores de entalpia de combustão para algumas substâncias comuns:
Etanol gasoso (C2H6)= -372,8 Kcal/mol
Benzeno líquido (C6H6) = -781,0 Kcal/mol
Sacarose sólida ( C12 H22O 11) = -1348,9 Kcal/mol
Entalpia de ligação
É a energia necessária para romper-se um mol de uma ligação química. A variação de energia nesse caso sempre resulta em um valor maior que 0, ou seja, a quebra de ligações demanda absorção de calor.
Exemplo:
CH4(g)+C(g)+4H(g) ΔH = +1.651,6 kJ/mol
C – H → C(g) + H(g) ΔH = +412,9 KJ/ mol
Cl – Cl → Cl(g) + Cl (g) ΔH = +242,0 KJ/mol
Entalpia de neutralização
É a variação de energia em reações de neutralização, como a neutralização de ácido base:
Ácido + base = sal + água → exotérmica
Assim como nos demais casos de entalpia, para os valores de neutralização, deve-se considerar os cálculos para 1mol. Nesse caso, o valor final da variação de entalpia será, para a reação de neutralização, de 1 mol de H+ para 1 mol de OH-
Entalpia de dissolução
É a variação de energia térmica envolvida na dissolução de um mol de determinado soluto em uma quantidade “x” de água ou outro solvente qualquer, desde que haja solubilização completa e torne-se uma mistura homogênea.
Exemplo:
NaCl(s) + aq → Na+(aq) + Cl-(aq) ∆H = -0,9 Kcalmol
Na reação, podemos ver quimicamente a dissolução do hidróxido de sódio, popularmente conhecido como soda cáustica, em meio aquoso. Perceba que a reação tem uma variação de entalpia menor que zero, o que significa que há liberação de calor. Essa reação é comumente realizada na fabricação de sabão caseiro, processo que, quando não feito sob os devidos cuidados, pode resultar em acidente com queimaduras de até 3° grau.
Exercícios
01. Calcular ∆H da reação.
C2H5OH(l) + 3 O2 (g)→ 2CO2 (g) + 3H2O(l) ∆H=? 
∆H= HP- HR
∆H= [2CO2(g)+ 3H2O(l)] - [CH2H5OH(l)+ 3O2]
Resposta: -1366,6 kj/mol
C2H5OH= -278 KJ/MOL
CO2= = -393,3 KJ/MOL
H2O= -286 KJ/MOL
02. CH3OH + 3/2 O2 → CO2 + 2H2O
R: -638,1 kj/mol
(-393,3 + 2x(-241,8) – (-239 + 3/2 x02)
-877,1 – ( -239)
= -638,1 kj/mol
03. Qual o valor da entalpia de Combustão? 
R: -3200kj/mol
C6H6 + 15/2 O2 → 6 CO2 + 3 H20
CH3OH= - 239 KJ/MOL
CO2= - 393,3 KJ/MOL
H2O= -241,8 KJ/MOL
C6
C6H6(g)= +80 KJ/MOL
CO2= -400KJ/MOL
H2O= -240kj/mol
04. Calcule o ∆H da entalpia de ligação?
H2(g) + CL2(g) → 2HCL 
2X (-431) – ( + 436 + (+242)
-862 – (+678)
R: -1540KJ/MOL
05. Calcule o ∆H?
C12H22O11 + 12 O2 → 12 CO2 + 11 H2O
12X(-94.1) +11X(-68.3) – (-531)
-1880,5 –(- 531)
= -1349,5 KJ/MOL
H2= + 436 KJ/MOL
CL2= + 242 KJ/MOL
HCL= -431KJ/MOL
C12H22O11= -531KJ/MOL
CO2= -94,1 KJ/MOL
H2O= -68,3 KJ/MOL
06. 6 CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6 O2
R: +670
-242 +6X0 – (6X(-94) + 6X(-58)
-242 – (-912)
= + 670 
07. Veja a entalpia padrão de formação de algumas substâncias: CH4= -74,1, CHCL3= -134,5, HCL= -92,3. 
Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual será o valor da variação da entalpia do processo?
 CH4 + 3CL2 → CHCL3 + 3HCL 
– 115,9 kj/mol
186,3kj/mol
-376,2 kj/mol
d) -336,6 kj/mol
e) 148,5 kj/mol
 
CO2= -94
H20= -58
GLICOSE= -242
08. O alumínio é utilizado como redutor de óxidos, no processo denominado de aluminotermia, conforme mostra a reação?
 8Al(s) + 3Mn3O4 → 4 Al2O3 + 9Mn
 4X(-1667,8) – 3X(-1385,3)
 -6671,2 – (-4155,9)
-282,5
-2515,3 X
-3053,1
-10827,1
09. ∆H total= -3054kj/mol, calcule o valor de C6H5OH. 
 C6H5OH + 7 O2 → 6CO2 + 3H2O 
HP= 6X (-395) + 3X(-286) ∆H= HP-HR
HP= -2370 + (-858) -3054= -3228 – C6H5OH 
HP= - 3228 C6H5OH= -3228 + 3054
 C6H5OH= -174 KJ/MOL
Mn3O4= - 1385,3
Al2O3= - 1667,8
CO2= - 395
H2O= - 286
10. Calcule o valor de entalpia da entalpia de combustão de um mol de Benzeno (C6H6) sabendo que ele apresenta entalpia de formação de estado igual a + 49kj/mol, que o CO2 gasoso apresenta – 394 kj/mol e que o valor da água líquida é de – 286kj/mol.
 C6H6 + 15/2 O2 → 6CO2 + 3H2O
+ 3271 kj/mol HP= 6x (-394) + 3x(-286)
+ 1123 kj/mol HP= -2364 – 858 
- 1123 kj/mol HP= -3222 kj/mol
- 3173 kj/mol 
- 3271 kj/mol HR= + 49
 ∆H= -3222 – (+49)
 ∆H = - 3271 kj/mol 
11. Identifique a reação que define a variação da entalpia-padrão de formação:
a) 2 C(grafite) + 2 O2(g) → 2 CO2(g)
b) C(diamante) + O2(g) → CO2(g)
c) C(grafite) + O2(g) → CO2(g)
d) CaO(s) + 3 CO2(g) → CaCO3(g)
e) N2(g) + 3 H2(g) → 2 NH3(g) 
12. Do conjunto de substâncias abaixo, quais devem ter entalpia-padrão de formação (∆H0f) igual a zero:
a) água líquida.
b) nitrogênio gasoso.
c) oxigênio gasoso.
d) grafita.
e) diamante.
13. (PUC-MG) Sendo o ΔH de formação do óxido de cobre II igual a –37,6 kcal/mol e o ΔH de
formação do óxido de cobre I igual a –40,4 kcal/mol, o ΔH da reação:
 Cu2O(s) + 1/2 O2(g) → 2 CuO(s) será:
a) –34,8 kcal. Letra A
b) –115,6 kcal
c) –5,6 kcal.
d) +115,6 kcal.
e) +34,8 kcal.