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A termoquímica é a área da química que estuda o calor das reações químicas. Os fenômenos associados ao calor podem ser classificados de duas formas distintas: Endotérmicos: processo de absorção de calor do meio ambiente. Exemplo: fusão da água, bolsa de gelo, fotossíntese. Exotérmicos: processo de liberação de calor para o meio ambiente. Exemplo: queima da madeira, condensação da água, combustão de álcool. Toda espécie química possui uma energia, que quando medida à pressão constante, é chamada de ENTALPIA (H) . Ela pode ser calculada pela fórmula: 𝛥𝐻 = 𝐻𝑓 − 𝐻𝑖 Sendo: ΔH = variação da entalpia Hf = entalpia final H i = entalpia inicial Nos processos exotérmicos, o gráfico dos reagentes e produtos seguem um caminho de entalpia e reação de acordo com a variação de entalpia. Vistos que a entalpia dos reagentes é maior que a entalpia dos produtos, logo a entalpia no processo exotérmico é sempre negativa, ou seja, ΔH < 0. Para ficar mais claro, outra forma de representar a variação da entalpia é por: 𝛥𝐻 = 𝐻𝑝 −𝐻𝑟 Já no processo endotérmico, a variação de entalpia é sempre positiva, visto que a entalpia dos produtos é maior que a entalpia dos reagentes, ou seja, ΔH > 0. Lembre-se que a unidade no sistema internacional para a variação de entalpia é em Joules (J). J (joules) O calor pode ser representado de duas formas: a) como parte integrante da reação: N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) + 92.2KJ exotérmica 2NH3(g) + 92,2 KJ N2(g) + 3H2(g) endotérmica b) na forma de variação de entalpia : N2(g) + 3H2(g) 2NH3(g) exotérmica ΔH = -92,2 KJ 2NH3(g) N2(g) + 3H2(g) endotérmica ΔH = +92,2 KJ É a equação química que indica: • a variação de entalpia da reação; • os estados físicos das substâncias; • as condições de temperatura e pressão; A equação termoquímica também mostra os fatores que influem na entalpia das reações, como: a) quantidades das espécies químicas: 1H2(g) + ½ O2(g) 1H2O(liq) ΔH = -286 KJ 2H2(g) + O2(g) 2H2O(liq) ΔH = -572 KJ b) estado alotrópico: Cgrafite + O2(g) CO2(g) ΔH = -393,1 KJ Cdiamante+ O2(g) CO2(g) ΔH = -395,0 KJ c) estado físico dos reagentes e dos produtos: H2(g) + ½ O2(g) H2O(s) ΔH = -293 KJ H2(g) + ½ O2(g) H2O(l) ΔH = -286 KJ H2(g) + ½ O2(g) H2O(v) ΔH = -243 KJ OBS: Se a equação termoquímica em um sentido for endotérmica, no sentido contrário será exotérmica. Quando não citamos os valores da pressão e da temperatura é porque correspondem as condições normais (C.N.T.P). Um elemento químico ou composto se encontra no ESTADO PADRÃO quando se apresenta em seu estado (físico, alotrópico ou cristalino) mais comum ou estável, a 25°C e 1 atm. Por exemplo: Cgrafite O2(g) CO2(g) H2O(l) Quando a substância é SIMPLES se encontra no estado padrão, sua entalpia será igual a zero. Logo, no estado padrão, terão entalpias iguais a zero: • Carbono grafite REPRESENTAÇÃO DA ENTALPIA EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA • Oxigênio • Fósforo vermelho • Enxofre rômbico • Nitrogênio • Prata É a variação de entalpia envolvida: • na formação de 1 mol de uma determinada substância; • a partir das substâncias simples correspondentes; • com todas as espécies no estado padrão; H2(g) + ½ O2 H2O(l) ΔH = - 286 KJ ½ N2(g) + 3/2H2 (g) NH3(g) ΔH = - 11 É a energia liberada na combustão completa de 1 mol de uma determinada substância, com todas as substâncias envolvidas na combustão, no estado padrão. H2(g) + ½ O2 H2O(l) ΔH = - 68 KJ Cgrafite + O2(g) CO2(g) ΔH = - 393,1 KJ É a energia envolvida (absorvida) na quebra de 1 mol de determinada ligação química supondo todas no estado gasoso a 25°C e 1 atm. OBS: A quebra de ligações será sempre um processo endotérmico. Por exemplo: H -- H(g) 2H(g) ΔH = + 435,5 KJ/mol PADRÃO DE FORMAÇÃO TERMOQUÍMICA CALOR DE COMBUSTÃO ENERGIA DE LIGAÇÃO
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