TERMOQUÍMICA

Profª Cristina Lorenski Ferreira

Curso Técnico em Química

Físico-Química

A Termoquímica tem como objetivo o estudo das variações de energia que acompanham as reações químicas.

A origem da energia envolvida numa reação química decorre, basicamente, de um novo arranjo para as ligações químicas.

O conteúdo de energia armazenado, principalmente na forma de ligações é chamado de ENTALPIA (enthalpein, do grego = calor) e simbolizado por H (heat ).

CALORIA é a quantidade de energia necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água.

JOULE é a quantidade de energia necessária para deslocar uma massa de 1kg, inicialmente em repouso, fazendo percurso de 1 metro em 1 segundo.

1 cal = 4,18 J1 kcal = 1000 cal

1 kJ = 1000 J

EFEITOS ENERGETICOS NAS REACÕES QUÍMICAS

6CO 2 + 6H2O C6H12O6 + 6O2

LUZ

CLOROFILA GLICOSE

Na fotossíntese ocorre absorção de calor

Na combustão do etanol ocorre liberação de calor

ETANOL

C2H5OH + 3O2 2CO2 + 3H2O

Quando envolve liberação de calor, denomina-se• REAÇÃO EXOTÉRMICAExemplo: processos de combustão, respiração e etc.

Quando envolve absorção de calor, denomina-se• REAÇÃO ENDOTÉRMICAExemplo: fotossíntese, cozimento dos alimentos.

Classificação das reações termoquímicas:

H2(g) + 1/2O2 (g) H2O(l) LIBERA 68300 cal/ mol de H2O

Essa energia envolvida na reação química está “armazenada” sob a forma de ligações.

A ENERGIA ARMAZENADA É CHAMADA TAMBÉM DE ENTALPIA (H)

H2(g) + 1/2O2(g) H2O(l)

H Reagentes H Produtos

Atenção:

HP ENTALPIA PRODUTO

HR ENTALPIA REAGENTE

H VARIAÇÃO DE ENTALPIA

CALOR DE REAÇÃO (∆H)

∆H = H Produtos – H Reagentes

Reação Exotérmica Reação Endotérmica

O calor liberado é igual a: O calor absorvido é igual a:

∆H = H Produtos – H Reagentes

H Produtos < H Reagentes

∆H < 0

∆H = H Produtos – H Reagentes

H Produtos >H Reagentes

∆H > 0

HR

HP

A + B C + D +

HR HP >

REAÇÃO EXOTÉRMICA

CAMINHO DA REAÇÃO

∆HCALOR LIBERADO

HP

HR

A + B + C + D

Hp Hr >

REAÇÃO ENDOTÉRMICA

CAMINHO DA REAÇÃO

∆H

CALOR ABSORVIDO

REAÇÃO EXOTÉRMICA

2 C(s) + 3 H2(g) C2H6(g) H= – 20,2 kcal

2 C(s) + 3 H2(g) C 2H6(g) + 20,2 kcal

REAÇÃO ENDOTÉRMICA

Fe3O4(s) 3Fe (s) + 2 O2(g) H= + 267,0 kcal

Fe3O4(s) 3Fe (s) + 2 O2(g) - 267,0 kcal

COMO PODE SER MEDIDO O CALOR DE REAÇÃO ?

Para reações em meio aquoso (ex .: neutralizações) utiliza - seum calorímetro, que nada mais é do que uma garrafa térmica (figura 1). Para reações de combustão utiliza-se uma bomba calorimétrica (figura 2).

Fig. 1 Fig. 2

Nos dois casos ocalor é transferidopara uma massa

de água e obtido apartir da expressão

Q = m . c . ∆T

Então, o ∆H pode ser medido:

1. Experimentalmente : Calorímetros Bombas Calorimétricas

2. Algebricamente (Cálculo de ∆H) – LEI DE HESS

EQUAÇÃO TERMOQUÍMICAÉ a representação de uma reação química em que estáespecificado:

2. O estado físico de todas as substâncias.

3. Variedade alotrópica (quando existir).

1. Equação química ajustada

4. Indicação da entalpia molar , isto é, por mol de produto formado ou reagente consumido.

5. Indicação das condições de pressão e temperatura em que foi medido o ∆H.

Exemplo: ∆H° = - 342,8 kJ/molCondição padrão: 25°C e 1 atm

Obs.: Para outras condições (principalmente de temperatura) a entalpia varia bastante – Calcular com a Equação de Kirchhoff.

∆H° Entalpia padrão: medida à 25°C e 1 atm.

Formas alotrópicas estáveis Formas alotrópicas menos estáveis

O2 (oxigênio) O3 (ozônio)

C (grafite) C (diamante)

P4 (Fósforo branco) P4 (Fósforo vermelho)

S8 (Rômbico) S8 (Monoclínico)

Exemplo:

C (grafite) + O2 CO2 ∆H = - 94,05 kcal / mol

C (diamante) + O2 CO2 ∆H = - 94,55 kcal / mol

ALOTROPIA: só ocorre com substâncias simples.

CARBONO GRAFITE CARBONO DIAMANTE

ENXEFRE RÔMBICO ENXOFRE MONOCLÍNICO

FÓSFORO BRANCO FÓSFORO VERMELHO

O2 O3(OZÔNIO)

Tipos de Entalpias ou Calores de Reação

1. Entalpia de Mudança de Fase

2. Entalpia ou Calor de Formação

3. Entalpia ou Calor de Decomposição

4. Entalpia de Combustão

5. Entalpia de Dissolução

6. Entalpia de Neutralização

7. Entalpia ou Energia de Ligação

Referências Bibliograficas

SARDELA, Antônio. Físico-química, volume 2. Editora Ática

USBERCO e SALVADOR. Fisico-química,. volume 2. Editora Saraiva.

ANDRADE, M. A. G. Físico-Química . s. ed. PUCRS, 1998.