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Termoquímica. FTC Química Geral Paulo Sérgio M. Mascarenhas. Termoquímica. O calor é um tipo de energia térmica presente em todas as transformações, naturais ou não. A termoquímica estuda as relações entre o calor e as transformações físico-químicas.
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Termoquímica FTC Química Geral Paulo Sérgio M. Mascarenhas
Termoquímica • O calor é um tipo de energia térmica presente em todas as transformações, naturais ou não. A termoquímica estuda as relações entre o calor e as transformações físico-químicas. • O calor associado a estas transformações pode ser indicado por variações de entalpia (ΔH). A entalpia (H) corresponde à energia global do sistema.
Termoquímica • Unidades de energia: • Pode-se utilizar a caloria (cal) para expressar o valor energético envolvido numa reação: • 1 quilocaloria (kcal = 1000 cal) equivale à quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 kg de água em 1 grau Celsius (15˚C-16 ˚C). • Em engenharia utiliza-se o joule (J) em que 1 kcal equivale a 4,184 kJ.
Equação Termoquímica • Observe a equação A abaixo: • H2 (g) + ½ O2 (g)→ H2O (l) entalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HP • Supondo que os valores das entalpias correspondentes são: • HR = 300 J HP = 100 J • ΔH = HP – HR = 100 – 300 = - 200 J ΔH = - 200 J
Equação Termoquímica • Observe a equação B abaixo: • 2 NH3 (g)→ H2(g) + N2 (g) entalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HP • Supondo que os valores das entalpias correspondentes são: • HR = 400 J HP = 492 J • ΔH = HP – HR = 492 – 400 = + 92 J ΔH = + 92 J
Termoquímica • Dessa forma, nos processos termoquímicos pode-se observar duas situações: • HR < HP → ΔH adquire sinal positivo • Processo ENDOTÉRMICO • ABSORVE ENERGIA • HR > HP → ΔH adquire sinal negativo • Processo EXOTÉRMICO • LIBERA ENERGIA
Termoquímica • As equações A e B podem ser representados graficamente: • Equação A: Reação exotérmica H (J) Liberação de energia H2 (g) + ½ O2 (g) HR = 300 J ΔH = - 200 J H2O (l) HP = 100 J Caminho da reação
Termoquímica Reação endotérmica • Equação B: Absorção de energia H (J) H2 (g) + N2 (g) HP = 492 J ΔH = + 92 J 2 NH3 (g) Hr = 400 J Caminho da reação
Fatores que podem influenciar a entalpia de uma reação: • Estado físico das substâncias participantes; • Estado alotrópico das substâncias participantes; • Temperatura; • Concentração dos reagentes.
Energia de ligação • O rompimento da ligação química entre dois átomos constitui um processo endotérmico (absorção de energia). • A formação de uma ligação química entre dois átomos constitui um processo exotérmico (libera energia).
Energia de ligação • Tipo de Ligação energia (kJ/mol) C – C 350 C = C 612 C – H 415 C – O 360 C = O 804 O – H 464 O = O 498 N ≡ N 945 Obs.: 1 caloria = 4,18 Joules
Lei de Hess • Se uma transformação puder ser realizada por vários caminhos, constituídos por diferentes números de etapas, endotérmicas e/ou exotérmicas, o valor do ΔH global do processo: • Não depende do número de etapas; • Não depende do tipo de cada etapa; • Só depende dos estados inicial e final; • ΔH global = ΔH1 + ΔH2 + ... + ΔHn
Lei de Hess • Explicando melhor: • Suponha que a transformação da substância A na substância E se dê em quatro etapas: • Etapa 1: A → B ΔH1 (endotérmico) = + 40 cal • Etapa 2: B → C ΔH2 (endotérmico) = + 15 cal • Etapa 3: C → D ΔH3 (exotérmico) = - 60 cal • Etapa 4: D → E ΔH4 (endotérmico) = + 70 cal • ΔHglobal = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ΔH4 = +65 cal
Lei de Hess H (cal) E HP4 C HP2 ΔH2 B HP1 ΔH4 ΔHG ΔH3 ΔH1 A HR D HP3 Caminho da reação
