TERMOQUÍMICA
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
1. O CALOR E OS PROCESSOS QUÍMICOS
Termoquímica: Estudo das quantidades de energia,
na forma de calor, liberada ou absorvida durante os
processos de interesse da Química, tais como as
mudanças de fase e as reações químicas.
O conceito de calor
Energia transferida entre dois corpos (ou entre
diferentes partes de um mesmo corpo) que têm
temperaturas diferentes.
Há processos que liberam e outros que absorvem
calor
A. Processos exotérmicos (que liberam calor )
Ex.1: Água líquida num congelador perde calor para esse
ambiente e em decorrência disso, ocorre o congelamento
da água. Congelamento é um processo que libera calor.
Ex.2: Queima de hidrogênio
B. Processos endotérmicos (que absorvem calor )
Ex.1: Um pedaço de gelo deixado sobre a mesa receberá
calor do ambiente e isso provocará o fusão do gelo. A
transição da água sólida para a fase líquida é um processo
que absorve calor.
Ex.2: Decomposição do carbonato de cálcio
CaCO3(s) + Q Æ CaO(s) + 2 CO2(g)
123
123 144424443
Reagente Calor absorvido Produtos
do meio ambiente
Resumindo:
(PUC – RS) Considerando as transformações:
Conclui-se que ocorre transformação endotérmica
apenas em:
a) I
b) II
c) III d) I e II e) II e III
(Vunesp) Em uma cozinha, estão ocorrendo os
seguintes processos:
I.
gás queimando em uma das “bocas” do fogão e
II.
água fervendo em uma panela que se encontra
sobre essa ‘boca’ do fogão.
Com relação a esses processos, pode-se afirmar que:
a) I e II são exotérmicos.
b) I é exotérmico e II é endotérmico.
c) I é endotérmico e II é exotérmico.
d) I é isotérmico e II é exotérmico.
e) I é endotérmico e II é
isotérmico.
2. ENTALPIA E VARIAÇÃO DE ENTALPIA
CALORIMETRIA: Estudo e medição das
quantidades de calor liberadas ou absorvidas
durante os fenômenos físicos e/ou químicos.
Unidades de quantidade de calor
1 cal = 4,18J
Cálculos envolvidos na calorimetria
Q = mc∆θ
Onde
(sem mudança de fase)
m = massa da substância (g)
c = calor específico da substância (cal/g.°C)
∆θ = variação de temperatura
Calorímetros
A) Calorímetro de água
A variação de entalpia (∆H) de um sistema informa a
quantidade de calor trocado por esse sistema, a
pressão constante.
O sinal do ∆H informa se o processo é exotérmico
(∆H < 0) ou endotérmico (∆H > 0). Alguns químicos
chamam ∆H de “calor de reação”.
A entalpia de um sistema é uma grandeza (expressa
em unidade de energia) que informa a quantidade de
energia desse sistema que pode ser transformada em
calor em um processo a pressão constante.
Processo EXOTERMICO
Sai energia do sistema
∆H
B) Calorímetro de Combustão
=
Hf
Hr
<
0
Entalpia final
Entalpia inicial
(depois da
(antes da
liberação de calor) liberação de calor)
Processo ENDOTERMICO
Entra energia no sistema
∆H
=
Hf
Hr
>
0
Entalpia final
Entalpia inicial
(depois da
(antes da
absorção de calor) absorção de calor)
Variação de entalpia em uma mudança de fase
A. Processo químico exotérmico
Em palavras: Quando um mol de água líquida passa para
a fase sólida, a pressão constante, o sistema perde 6,01
quilojoules de energia, ou seja o sistema sofre uma
variação de entalpia de - 6,01 KJ.
Em equação: H2O(l) Æ H2O(s)
∆H = - 6,01 KJ/mol
Em palavras: Quando um mol de hidrogênio gasoso
reage, a pressão constante, com meio mol de
oxigênio gasoso para formar um mol de água
líquida, ocorre a liberação de 285,8 KJ de
energia (na forma de calor) para o meio
ambiente.
Em gráfico:
Em equação: H2(g) + ½ O2(g) Æ H2O(l) + 285,8 KJ
Calor liberado
Convenção:
Em equação
H2(g) + ½ O2(g) Æ H2O(l) ∆H = - 285,8 KJ/mol
Em gráfico:
Em palavras: Quando um mol de água sólida passa para a
fase líquida, a pressão constante, o sistema recebe 6,01
quilojoules de energia, ou seja o sistema sofre uma
variação de entalpia de + 6,01 KJ.
Em equação: H2O(s) Æ H2O(l)
∆H = + 6,01 KJ/mol
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
B. Processo químico endotérmico
Quando um mol de etanol (C2H6O, álcool comum)
passa do estado líquido para o gasoso, ocorre absorção
de 43,5 kJ de calor. Represente esse processo por meio
de uma equação acompanhada do respectivo valor de
∆H.
Em palavras: Quando um mol de óxido de mercúrio II
sólido se decompõe, a pressão constante, em um
mol de mercúrio líquido e meio mol de oxigênio
gasoso, ocorre a absorção de 90,7 KJ de energia
(na forma de calor) para o meio ambiente.
Em equação: HgO(s) + 90,7 KJ Æ Hg(l) + ½ O2(g)
Calor absorvido
Convenção:
Em equação
HgO(s) Æ Hg(l) + ½ O2(g) ∆H = + 90,7 KJ/mol
Em gráfico:
Variação de entalpia em reações químicas
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS
Compressas instantâneas quentes e frias
Atletas que sofrem problemas musculares
durante as competições podem utilizar bolsas
instantâneas quentes ou frias como dispositivos para
primeiros socorros. Esses dispositivos funcionam
mediante reações exo ou endotérmicas. Normalmente
são constituídos por uma bolsa de plástico que
contém água em uma seção e uma substância química
seca em outra. Ao golpear a bolsa, a seção contendo
água se rompe e a temperatura aumenta ou diminui
dependendo da reação com a substância seca ser exo
ou endotérmicas.
Em geral, para compressas quentes usa-se
cloreto de cálcio ou sulfato de magnésio, e, para
compressas frias, nitrato de amônio. As reações são:
Adicionando-se 40 g de CaCl2 a 100 mL de
água, a temperatura aumenta de 20°C para 90°C.
Adicionando-se 30g de NH4NO3 a 100 mL de água, a
temperatura da água diminui de 20°C para 0°C. Tais
bolsas atuam por 20 minutos, aproximadamente.
Determine o ∆H de cada reação acima usando os dados
fornecidos.
Construa um diagrama de entalpia que represente o
seguinte processo:
2 HI(g) à H2(g) + I2(g) ∆H = - 53,0 kJ/mol
Explique o significado da seguinte representação, que
envolve o etanol (C2H6O, álcool comum):
C2H6O(l) + 3 O2(g) à 2 CO2(g) + 3 H2O(l)
∆H = -1367 kJ/mol
3. EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA
CURIOSIDADES
É a equação química a qual acrescentamos a entalpia
da reação e na qual mencionamos todos os fatores
que possam influir no valor dessa entalpia.
a) As quantidades de reagentes e produtos
multiplicando por 2:
dividindo por 2:
b) O estado físico de todos os participantes
c) A temperatura em que o processo ocorre
Graficamente:
d) A pressão em que o processo ocorre
Praticamente não influi nos processos
envolvendo sólidos e líquidos. Mesmo com gases só é
perceptível a influência em pressões elevadíssimas (da
ordem de 1000 atm). Não nos preocuparemos.
e) Variedade alotrópica, quando for o caso
Analise dos dados obtidos na combustão de C(gr) e C(d)
Graficamente:
Interpretando o gráfico
“Se a queima de 1 mol de C (d) libera mais energia do
que a queima de 1 mol de C (gr), conclui-se que o C (d) é
mais energético (menos estável) que o C (gr) (mais
estável)
Estabilidade das variedades alotrópicas do enxofre, do
fósforo e do oxigênio
ou graficamente
EXERCÍCIOS ESSENCIAIS