Electricidade e magnetismo - fisicaquimicaweb.com · 22-04-2011 1 Reacções químicas Aspectos...
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Reacções químicas
Aspectos qualitativos e quantitativos de uma reacção química
Prof. Luís Perna 2010/11
Grau de pureza de uma substância
• Muitos dos materiais que utilizamos
no dia-a-dia possuem impurezas e,
como tal, faz sentido falar-se em
grau de pureza.
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Grau de pureza de uma substância
• Os reagentes podem ser classificados de acordo com o seu
grau de pureza.
Exemplo
• Uma amostra de 200 kg de calcário (com teor de 80% de CaCO3) foi tratada com ácido fosfórico (H3PO4), de acordo com a seguinte equação química:
3 CaCO3(s) + 2 H3PO4(aq) Ca3(PO4)2(s) + 3 H2O(l) + 3 CO2(g)
Calcule a massa de Ca3(PO4)2 formado.
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Exercícios
• Uma central termoeléctrica consome, por dia, 14000 t de carvão com 20% de impurezas.
Calcule, para um dia:
a) a massa de dioxigénio necessária para a combustão do carvão;
b) a quantidade de dióxido de carbono produzida, supondo um rendimento de 70%.
a) m(O2) = 2,987 x 104 t
b) n(CO2) = 6,533 x 108 mol
Exercícios
• Para a produção industrial de soda cáustica (NaHO) faz-se reagir carbonato de sódio com hidróxido de cálcio segundo a seguinte equação química:
Na2CO3(s) + Ca(HO)2(aq) CaCO3(s) + 2 NaHO(aq)
Quando se faz reagir 265 kg de carbonato de sódio com 80% de pureza, qual a massa de soda cáustica que se obterá, supondo um rendimento de 100%?
a) m = 160 kg
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Exercícios
• Um constituinte do fermento utilizado para fazer crescer os bolos é o hidrogenocarbonato de amónio (NH4HCO3) que, quando aquecido, se decompõe segundo a equação:
NH4HCO3(s) NH3(g) + CO2(g) + H2O(g)
a) Explique como a reacção anterior justifica o crescimento do bolo.
b) Quando se usa 25,0 g de fermento com um teor de 80% em NH4HCO3:
i) determine o volume (CNPT) de CO2 libertado para o bolo durante "a cozedura", supondo um rendimento de 100%;
ii) calcule a quantidade de amoníaco libertada se o rendimento da reacção for de 80%.
i) V(CO2) = 5,67 dm3 ii) n(NH3) = 0,203 mol
Exercícios
• Fez-se reagir 290 g de uma amostra que continha 80% de tricloreto de fósforo com excesso de água de forma a produzir 124 g de HCl e solução aquosa de ácido fosforoso, segundo a seguinte equação química:
PCl3(s) + 3 H2O(l) H3PO3(aq) + 3 HCl(aq)
Determine o rendimento da reacção.
%= 67,1 %
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Como se classificam os sistemas?
Onde é que existe energia nos reagentes e produtos?
Na água, por exemplo, existe energia armazenada:
• nas ligações intramoleculares entre o átomo de oxigénio e os dois
átomos de hidrogénio na própria molécula;
• nas ligações intermoleculares entre o átomo de oxigénio da molécula
e um dos átomos de hidrogénio de uma outra molécula.
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Como se classificam as reacções quanto à variação da energia interna?
Nas reacções químicas, dado que há ruptura de algumas ligações e
formação de outras, existe, obviamente, variação da energia do sistema.
Quando os reagentes dão origem aos produtos, no decurso de uma
reacção, pode haver aumento ou diminuição da sua energia interna.
Reacções exoenergéticas e endoenergéticas
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Energia cinética e energia potencial
As moléculas podem ter vários tipos de energia:
• Energia cinética: vibracional (A), rotacional (B) e translacional (C).
• Energia potencial que está associada às ligações entre os átomos da
molécula (ligações intramoleculares) e associada às ligações entre as
próprias moléculas (ligações intermoleculares).
Uma reacção química, é um processo onde ocorrem, ruptura e/ou
formação de ligações químicas.
Associada a estas rupturas e ligações há sempre variação de energia.
Modelo de ligação covalente
Energia cinética e energia potencial
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Podemos perceber do exemplo anterior, que há libertação de energia na
formação de uma ligação (pois a energia do sistema diminuiu). Deste
modo facilmente se compreende que, se quisermos quebrar essa mesma
ligação, teremos de lhe fornecer a mesma quantidade de energia.
Energia cinética e energia potencial
A classificação duma reacção em termos energéticos depende
da energia de dissociação (ruptura de ligações) e da energia de
ligação (formação de novas ligações) que é posta em jogo.
Quando a reacção ocorre num sistema a pressão constante a
quantidade de energia (sob a forma de calor) envolvida é
equivalente à variação de entalpia, H.
Se a variação de entalpia de uma reacção for positiva a reacção
é endoenergética (endotémica), se for negativa a reacção é
exoenergética (exotérmica).
Balanço energético
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Reacções exoenergéticas (exotérmicas)
Suponhamos a seguinte reacção genérica:
A + B → C + D
Se a energia recebida por A e B para a ruptura de ligações for inferior à
energia libertada por C e D na formação de novas ligações, o excesso
de energia vai para o exterior.
A + B → C + D H < 0
Balanço energético
Reacções endoenergéticas (endotérmicas)
Suponhamos a seguinte reacção genérica:
A + B → C + D
Se a energia recebida por A e B para a ruptura de ligações for superior
à energia libertada por C e D na formação de novas ligações, a energia
em falta será fornecida pelo exterior.
A + B → C + D H > 0
Balanço energético
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Energias médias de ligação
Exemplo 1
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Exemplo 2
Exercícios
Resposta: H = -126 kJmol-1
Resposta: H = -546 kJmol-1
Resposta: H = 177 kJmol-1