Entalpia de formação e combustão

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Entalpia de formação e combustão
· Entalpia de Formação: calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância a partir de seus elementos constituintes, que são substâncias simples, no estado padrão, com a entalpia igual a zero. Uma equação de formação é aquela em que, nos reagentes, há a presença de apenas substâncias simples (formadas por um único elemento químico).Exemplo:
 H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l)  ∆H0formação = -285,8 KJ/mol
· Entalpia de Combustão: é a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma substância no estado padrão. Como são reações de combustão, sempre será liberada energia na forma de calor, sendo, portanto, uma reação exotérmica com a variação da entalpia negativa. Uma equação de combustão é aquela em que o combustível reage com o gás oxigênio (O2), produzindo gás carbônico (CO2) e água (H2O), ou apenas um deles. Exemplo:
 CH4(g) + ½ O2 → 1 CO2(g) + 2 H2O    ∆H0combustão = - 890,4 kJ/mol
                                                               
· Todas têm a participação do oxigênio como comburente;
· Todas possuem 1 mol da substância combustível;
· A combustão é completa, isto é, foram produzidos CO2 e H2O;
· Há a liberação de calor, portanto, são reações exotérmicas com o ∆H negativo (∆H < 0).
Calculo de entalpia
∆H = HProdutos – Hreagentes
Substâncias simples tem entalpia zero
Reação endotérmica: ∆H>0 (+)
Reação exotérmica: ∆H<0 (-)
Exemplo: Calcule o valor do ∆H para a equação balanceada abaixo. Dados: HAg2S = - 32,6 KJ/mol, HH2O = - 285,8 KJ/mol, HH2S = - 20,6 KJ/mol.
Os dados fornecidos pelo exercícios são:
OBS.: Como temos o O2 na equação, que é o alótropo mais estável do oxigênio, sua entalpia vale 0 KJ. Como o Ag é uma substância simples, sua entalpia vale 0 KJ.
HAg2S = - 32,6 KJ/mol
HH2O = - 285,8 KJ/mol
HH2S = - 20,6 KJ/mol
Levando em consideração o balanceamento, devemos multiplicar o coeficiente pela entalpia de cada um dos participantes:
HAg2S = - 32,6 . 2 = - 65,2 KJ
HH2O = - 285,8 . 2 = - 571,6 KJ
HH2S = - 20,6. 2 = - 41,2 KJ
HO2 = 0. 1 = 0 KJ
HAg = 0. 4 = 0 KJ
Por fim, basta utilizar os dados na fórmula da variação da entalpia:
∆H = HP - HR
∆H = [(0) + (-41,2) + 0] - [(-65,2) + (-571,6)]
∆H = (- 41,2) – (-636,8)
∆H = -41,2 + 636,8
∆H = 595,6 Kcal/mol
Como o resultado da variação foi positivo, a reação é endotérmica.
∆H = HProdutos – Hreagentes
Substâncias simples tem entalpia zero
Reação endotérmica: ∆H>0 (+)
Reação exotérmica: ∆H<0 (-)
Lista de cálculo de entalpia 
1) Se realizarmos a reação de cloração do metano, qual será o valor da variação da entalpia do processo? 
CH4(g) + 3Cl2(g) → CHCl3(l) + 3HCl(g)
Use entalpia-padrão de formação CH4(g) -74,8 kJ·mol–1;CHCl3(l) - 134,5 kJ·mol–1 e HCl(g) - 92,3 kJ·mol–1
a) -115,9 KJ.mol-1
b) 186,3 KJ.mol-1
c) -376,2 KJ.mol-1
d) -336,6 KJ.mol-1
2) Sabe-se que as entalpias de formação para o CO e para o CO2 são, respectivamente, –110,5 kJ·mol–1 e –393,5 kJ·mol–1, determine a classificação e o valor da variação de entalpia para uma reação de combustão do monóxido de carbono abaixo:
 
a) exotérmica, 393,5 kJ.
b) endotérmica, 504 kJ.
c) exotérmica, 283 kJ.
d) endotérmica, 283 kJ.
3)Consider a seguinte reação de formação do ácido sulfúrico a partir de substâncias simples no estado padrão:
Qual o valor da entalpia de formação do H2SO4? Demostre como chegou no valor.
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1) Observe as equações abaixo:
I. C(graf) + 2H2(g) → CH4(g) ΔH = -74,5 KJ/mol
II. C(graf) + O2(g) → CO2(g) ΔH = -393,3 KJ/mol
III. H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(l) ΔH = -285,8 KJ/mol
IV. C(s) → C(g) ΔH = +715,5 KJ/mol
V. 6C(graf) + 3H2(g) → C6H6(l) ΔH = + 48,9 KJ/mol
Dentre as equações citadas, têm ΔH representando ao mesmo tempo calor de formação e calor de combustão:
a) I e II
b) II e III
c) III e IV
d) III e V
e) IV e V
Letra b). Uma equação de combustão é aquela em que o combustível reage com o gás oxigênio (O2), produzindo gás carbônico (CO2) e água (H2O), ou apenas um deles. Já uma equação de formação é aquela em que, nos reagentes, há a presença de apenas substâncias simples (formadas por um único elemento químico).
Gabarito
Letra d). Veja o passo a passo para a determinação da variação de entalpia:
1o Passo: O cálculo da entalpia dos produtos (Hp) é feito pela multiplicação do coeficiente de cada participante pela sua entalpia e, depois, pela soma dos resultados:
Hp = 1.HCHCl3(l) + 3. HHCl(g)
Hp = 1.(- 134,5) + 3(- 92,3)
Hp = - 134,5 + (-276,9)
HP = -411,4 KJ.mol-1
2o Passo: O cálculo da entalpia dos reagentes (Hr) é feito pela multiplicação do coeficiente de cada participante pela sua entalpia e, depois, pela soma dos resultados:
OBS.: Como o Cl2(g) é uma substância simples, sua entalpia de formação é igual a 0.
Hr = 1.HCH4(g) + 3. HCl2(g)
Hr = 1.(-74,8) + 3(0)
Hr = -74,8 KJ.mol-1
3o Passo: Cálculo da variação da entalpia do processo.
ΔH = Hp – Hr
ΔH= -411,4 - (-74,8)
ΔH= -336,6 KJ.mol-1
Letra b). Uma equação de combustão é aquela em que o combustível reage com o gás oxigênio (O2), produzindo gás carbônico (CO2) e água (H2O). Como o exercício informou que o etanol sofrerá a combustão, trata-se de um composto com dois átomos de carbono (et) e apenas um átomo de oxigênio (ol).
Exotérmica. Analisando a equação fornecida, verificamos a presença de gás oxigênio nos reagentes e a formação de água, características de uma reação de combustão. Essa reação sempre ocorre com liberação de energia.
∆H= HProdutos – Hreagentes
ΔH = 1x(–393,5)-[1x(–110,5) + 1/2x(0)] 
ΔH = –393,5 - [–110,5]
ΔH = –393,5 + 110,5
ΔH = –283 KJ
esta é uma reação de combustão e toda reação de combustão é exotérmica.  
Para calcular a entalpia, vamos substituir na fórmula:
∆H= HProdutos – HReagentes
-813,8 kJ/mol = HH2SO4 – (HH2 + HS+ H2 O2)
-813,8 kJ/mol = HH2SO4 – 0
HH2SO4 = - 813,8  kJ/mol