Termoquímica
Prof. Ms. João Neto
H2
O2
NH4ClO4
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TERMOQUÍMICA: é o ramo da
Química que tem por objetivo o estudo
da energia associada a uma reação
química.
Um dos maiores problemas do homem,
desde os tempos pré-históricos, é
encontrar uma maneira de obter
energia.
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Energia para aquecê-lo no inverno;
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Energia para acionar suas indústrias;
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Energia para transportá-lo de um
canto a outro do mundo;
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Conversão de uma forma de energia
em outra.
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Energia para a manutenção de sua
vida e para o seu lazer, produzindo
sons, imagens e fantasias.
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Em nossa vida diária é muito comum
observarmos reações químicas que
ocorrem liberando ou absorvendo
energia na forma de calor.
Queima de uma vela;
Queima de combustível;
Queima da madeira;
Em cada um dos exemplos a energia
liberada é aproveitada.
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No caso específico da queima de um
combustível, a energia é utilizada para
movimentar os veículos que circulam
no dia-a-dia das grandes cidades.
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Há também reações que ocorrem mas
que necessitam absorver energia, como
é o caso das reações de fotossíntese,
em que os vegetais recebem energia
por intermédio da luz solar.
As relações existentes entre as reações
químicas e a energia são estudadas
pela termoquímica.
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Bolsa de gelo instantâneo
NH4NO3+H2O
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As reações que ocorrem liberando
energia são chamadas de reações
exotérmicas (exo = para fora),
enquanto as reações que ocorrem
absorvendo energia são chamadas de
endotérmicas (endo = para dentro).
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Calorímetro
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Calorímetro
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Calorímetros
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Q = m × c × ∆Θ
∆Θ = Θfinal − Θinicial
Q=Quantidade de calor
m= massa da solução
c=calor específico (H2O=1cal/g.ºC)
∆Θ =variação de temperatura
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Unidades
Caloria (cal)
1kcal (Cal)= 1000 cal
Joule (J)
1cal = 4,18J
1kcal = 4,18 kJ
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Exemplo
A dissolução de uma pequena
quantidade de CaCl2 a 25ºC em água
(a 25ºC) fez com que a temperatura da
solução fosse para 33ºC. Considerando
que a solução tem massa de 100g, qual
o calor liberado nessa dissolução?
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Resolução
Retire os dados do enunciado:
Temperatura inicial=25ºC;
Temperatura final=33ºC
Massa da solução=100g
Calor específico da água = 1cal/g.ºC
Calor liberado=?
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∆Θ = Θ final − Θ inicial
∆Θ = 33 − 25
∆Θ = 8 º C
Q = m × c × ∆Θ
cal
o
Q = 100 g × 1 o × 8 C
g× C
Q = 800 cal ou 3344 J
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ATENÇÃO!!!
Quantidade
de
calor
é
proporcional a massa.
massa Quanto maior
a massa de soluto em dissolução, maior
será o calor liberado.
>massa >calor
<massa <calor
↑ Q =↑ m × c × ∆Θ
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Para poder interpretar a quantidade de
calor envolvida num processo químico,
será
utilizada
uma
grandeza
termodinâmica chamada de entalpia
(H).
A entalpia corresponde à energia global
de um sistema, à pressão constante. Já
a variação de entalpia (∆H) irá mostrar
a quantidade de calor liberado ou
absorvido em uma reação química.
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∆H = calor liberado ou absorvido
em qualquer reação química à
pressão constante.
A variação de entalpia corresponde à
diferença entre o estado final de
energia (energia dos produtos) e o
estado final (energia dos reagentes)
de um processo químico.
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
Nas reações exotérmicas, o estado
inicial será o que possui maior
energia, provocando, durante a
ocorrência da reação, uma perda
(liberação) de energia.
∆H<0
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O calor de reação para um processo
exotérmico pode ser anotado de duas
maneiras diferentes. São elas:
Escrever a quantidade de calor
liberado do lado direito de uma
equação química demonstrando que a
reação está produzindo (liberando)
calor
A + B C + D + calor
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Veja alguns exemplos:
CO +
1/ O
2 2
CO2 + 67,4 kcal
H2 + 1/2O2 H2O + 68,3 kcal
Ca + 1/2O2 CaO + 151,8 kcal
H2 + Cl2 2HCl + 44 kcal
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Expressar o valor da variação de
entalpia (∆H)
A+BC+D
∆H=-calor
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Veja alguns exemplos:
CO +
1/ O
2 2
CO2 ∆H=-67,4 kcal
H2 + 1/2O2 H2O ∆H=-68,3 kcal
Ca + 1/2O2 CaO ∆H=-151,8 kcal
H2 + Cl2 2HCl
∆H=-44 kcal
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
A variação de entalpia também pode
ser representada em gráfico,
fico sendo
que a entalpia (H) das substâncias é
dada na ordenada e o caminho da
reação, na abscissa.
Imagine a reação:
A+BC+D
∆H=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
HR
A+B
∆H<0
HP
C+D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
40
A+B
∆H=-19
21
C+D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
60
A+B
∆H=-28
32
C+D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode ser
representado por meio de um
diagrama de energia.
energia
Imagine a reação:
A+BC+D
∆H=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
HR
A+B
∆H<0
HP
C+D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
60
A+B
∆H=-28
32
C+D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
40
A+B
∆H=-19
21
C+D
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40
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
Nas reações endotérmicas, o estado
inicial será o que possui menor
energia, provocando, durante a
ocorrência da reação, um ganho
(absorção) de energia.
∆H>0
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O calor de reação para um processo
endotérmico pode ser anotado de
duas maneiras diferentes. São elas:
Escrever a quantidade de calor
absorvido do lado direito de uma
equação química demonstrando que a
reação está absorvendo (consumindo)
calor
A + B C + D - calor
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Veja alguns exemplos:
H2O H2 +
1/ O
2 2
- 68,3 kcal
CO2 CO + 1/2O2 -67,4 kcal
CaO Ca + 1/2O2 - 151,8 kcal
2HCl H2 + Cl2 - 44 kcal
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Expressar o valor da variação de
entalpia (∆H)
A+BC+D
∆H=+calor
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Veja alguns exemplos:
H2O H2 +
1/ O
2 2
∆H=+68,3 kcal
CO2 CO + 1/2O2 ∆H=+67,4 kcal
CaO Ca + 1/2O2 ∆H=+151,8 kcal
2HCl H2 + Cl2 ∆H=+44 kcal
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
A variação de entalpia também pode
ser representada em gráfico,
fico sendo
que a entalpia (H) das substâncias é
dada na ordenada e o caminho da
reação, na abscissa.
Imagine a reação:
A+BC+D
∆H=+calor
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
HP
∆H>0
HR
A+B
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49
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
40
∆H=+19
21
A+B
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50
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
60
∆H=+28
32
A+B
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode ser
representado por meio de um
diagrama de energia.
Imagine a reação:
A+BC+D
∆H=+calor
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
HP
∆H<0
HR
A+B
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
60
∆H=+28
32
A+B
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
C+D
40
∆H=+19
21
A+B
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Reação é endotérmica. Erlenmeyer fica
colado no bloco de madeira
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ATENÇÃO!!!
O ∆H sempre tem o mesmo sinal do
calor no reagente e sinal contrário
no
produto.
Veja
no
caso
endotérmico
A + B +5kJ AB
A+B
AB - 5kJ
A+B
AB
∆H=+5kJ
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ATENÇÃO!!!
O ∆H sempre tem o mesmo sinal do
calor no reagente e sinal contrário
no
produto.
Veja
no
caso
exotérmico
AB – 5kJ
A+B
AB
A + B + 5kJ
AB
AB
∆H=-5kJ
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