BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Principais Tópicos Abordados
Combustíveis:
Petróleo;
Obtenção de combustíveis – destilação;
Hidrocarbonetos: alcanos, alcenos, alcinos
Reações de combustão;
Termoquímica, Lei de Hess.
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Destilação
fracionada
baseia-se nos diferentes
pontos de ebulição dos
hidrocarbonetos
constituintes.
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Hidrocarbonetos PE (oC)
Fração
C1 a C 4
-160 a 0
Gás natural e propano
C5 a C11
30 a 200
gasolina
C10 a C16
180 a 400 Querosene e óleo combustível
C17 a C22
> 350
Lubrificante
C23 a C34
Solido
Parafina
C35
Sólidos
Asfalto
INTENSIDADE DAS FORÇAS DE LONDON
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Compostos que contém somente
átomos de C e H
Tipos:
1. Aromáticos
2. Alifáticos
f
Pentano, C5H12
Etilbenzeno, C6H5CH2CH3
Hexano, C6H14
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Hidrocarboneto saturado: possui
somente ligações C-C
C C simples
Pentano, C5H12
Hidrocarboneto insaturado: possui uma
ou mais ligações C
C-C
C duplas ou triplas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Fórmula estrutural condensada: mostra
como os átomos estão agrupados
CH3CH2CH2CH3
Butano
CH3(CH2)2CH3
( ) usado para grupo
de átomos que se
repetem
CH3CH(CH
( 3)CH
) 3
Metil-propano
( ) indica
d
o
grupo ligado
ao átomo de C
à esquerda
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Li
õ d
b
d
l
ã
Ligações
dos carbonos
dos alcanos
são
simples em um arranjo tetraédrico com
hibridização sp3.
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
+
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Hidrocarbonetos nos quais dois átomos de
carbono compartilham mutuamente dois
pares de elétrons, formando ligação dupla,
em um arranjo trigonal planar com
hibridização sp2
hib
1s2
2s2
2p2
1s2
1
sp2
p
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Eteno C2H4
Eteno,
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Hidrocarbonetos nos q
quais dois átomos de
carbono compartilham mutuamente três
pares de elétrons
elétrons, formando ligação tripla
em um arranjo linear com hibridização sp.
1s2
2s2
2p2
hib
1s2
sp
p
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Etino, C2H2
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
=
=
Nuvem
deslocalizada
de elétrons π
=
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Benzeno, C6H6
Naftaleno, C10H8
Antraceno, C14H10
Substituinte: FENILA
Ex: 2-fenil-butano
CH3 – CH - CH2 - CH3
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
etanol
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Etoxietano – nomenclatura oficial
Usado como anestésico
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Éter dietílico – nomenclatura usual
Metoxietano
Pintura da primeira demonstração pública,
em 1846,
1846 de cirurgia com anestesia com
éter, no Hospital Geral de Massachusetts.
CH3 – O – CH2CH3
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Geriz R et al, Quimica Nova, 30 (2007) 1369
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Reação química com o oxigênio,
acompanhada de transferência
de e
energia,
e g a, na
a forma
o a de ca
calor.
o
CH4(g) + 2O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(l)
H
H = - 890 kJ
(E
(Equação
ã ttermoquímica)
í i )
1 mol de CH4 produz 890 kJ de
calor em 298K e 1 bar
QUANTIDADE DE MATÉRIA  uma das sete grandezas de base do
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
sistema SI  unidade: MOL
MOL  a q
quantidade de matéria de uma sistema q
que p
possui tantas
entidades elementares quanto são os átomos contidos em 0,012 kg de
carbono 12.
Devem ser especificadas: átomos, moléculas,
elétrons, outras partículas ou agrupamentos
especiais de tais partículas.
QUAL É O NÚMERO DESTAS PARTÍCULAS?
Constante de Avogadro: 6,02214x1023 mol-1
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
um mol de um gás (CO2)
44 gramas
um mol de um líquido (H2O)
18 gramas
um mol de um sólido (NaCl)
58,5 gramas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Qual é a MASSA MOLAR dos seguintes
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
átomos / moléculas?
C3H8
44 g
g.mol
mol-1
O2
NaOH
40 g.moll-1
32 g.mol-1
H2
2g
g.mol
o -1
CO2
44 g.mol-1
Ar
40 g.mol-1
H2O
18 g.mol-1
HCl
36,5 g.mol-1
Au
197 g.mol-1
CuSO4.2H2O
195,5 g.mol-1
B
es Químicas
BC0307 – Transfo
ormaçõe
A matéria não se perde em
nenhuma reação química.
química
Balanço de massa
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
ZnS (s) + 2 HCl(aq) ZnCl2 (s) + H2S (g)
Massas Molares
ZnS = 97,5 g mol-1
97,5 g
73 g
136,5 g
34 g
ZnCl2 = 136,5 g mol-1
(2 x 36,5)
170,5 g
HCl = 36,5 g mol-1
170,5 g
H2S = 34 g moll-11
Esta é a PROPORÇÃO em MASSA desta reação. Assim, o dobro
g
com o dobro da massa de HCl
da massa de ZnS ((195,0 g) reagiria
(146,0 g), formando o dobro de massa de cada produto.
O mesmo raciocínio vale para a proporção em quantidade de
matéria dos reagentes desta reação.
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
CH4(g) + 2O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(l) H = - 890 kJ
1 mol de CH4 produz 890 kJ de
calor
l em 298K e 1 b
bar
2 mol de CH4 vão produzir ______kJ
1780
56 g de CH4 vão produzir _______
3115 kJ
1780 kJ
48 L de CH4 vão p
produzir ______
30x1023 moléculas de CH4 vão produzir ______
4450 kJ
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Calor transferido
∆E = q + w
Variação de
energia
Trabalho
realizado pelo
sistema
Energia é conservada
conservada!!
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas

ENDOtérmico: o calor é transferido da
VIZINHANÇA para o SISTEMA.
T(sistema
T(
sistema)) aumenta enquanto T (vizinhança)
vizinhança) diminui
O calor é sempre transferido do objeto
mais quente para o mais frio
 EXOtérmico: o calor é transferido do
SISTEMA
EM para a VIZINHANÇA.
V
NH N
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas

T(sistema
T(
(sistema)) diminui enquanto
q
a T(
T(vizinhança
(vizinhança)
ç ) aumenta
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Reação química com o oxigênio, acompanhada
de
d transferência
t
f ê i de
d energia,
i na forma
f
de
d calor.
l
CH4(g) + 2O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(l) H = - 890 kJ
1 mol de CH4 produz 890 kJ de
calor em 298K e 1 bar
Variação da Entalpia (H):
diferença entre as
quantidades finais e
iniciais de H a P constante
Entalpia (H):
quantidade de calor
de uma substância a
pressão constante
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
CH4(g) + 2O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(l) H = - 890 kJ
2CH4(g) + 4O2 (g)
2CO2(g) + 4H2O(l) H = - 1780 kJ
2CO2(g) +4H2O(l)
2CH4(g) +4O2 (g) H = + 1780 kJ
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Substância
Benzeno
Carbono
C
Etanol
E i ((acetileno)
Etino
il
)
Glicose
Hid ê i
Hidrogênio
Metano
O t
Octano
Propano
U éi
Uréia
Fórmula
C6H6(l)
C(s, grafita)
C2H5OH(l)
C2H2(g)
C6H12O6(s)
H2(g)
CH4(g)
C8H18(l)
C3H8(g)
CO(NH2)2(s)
Hco
- 3.268
- 3.94
39
- 1.368
1 300
1.300
- 2.808
- 286
- 890
- 5.471
5 471
2.220
- 632
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Calorimetria a
pressão constante
Bomba calorimétrica
(calorimetria de volume
constante)
•
usada p/ combustão
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
∆H = Hfinal - Hinicial
Hfinal > Hinicial
Hfinal < Hinicial
∆H é positivo
∆H é negativo
ENDOTÉRMICO
EXOTÉRMICO
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
O calor liberado ou absorvido em uma reação
ç depende
p
dos estados físicos dos reagentes e produtos
CH4(g) + 2O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(g) H = - 802 kJ
CH4(g) +2 O2 (g)
CO2(g) + 2H2O(l) H = - 890 kJ
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Depende de como se escreve a reação e dos
estados físicos dos reagentes e dos produtos
H2(g) + 1/2 O2(g)  H2O(g)
(g)
2 H2(g) + O2(g)  2 H2O(g)
∆H˚ = -242 kJJ
∆H˚ = -484 kJ
H2O(g)  H2(g) + 1/2 O2(g)
∆H˚ = +242 kJ
∆H
H2(g) + 1/2 O2(g)  H2O(l)
∆H˚ = -286 kJ

Entalpia padrão de formação molar (∆Hfo) é a
variação de H para a formação de 1 mol de um
composto a partir de substâncias simples no
estado padrão
padrão..

∆Hfo = 0 para elementos ou moléculas
(substâncias simples) no estado padrão
padrão..
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Utili d uma tabela
Utilizando
t b l de
d entalpia
t l i padrão
d ã de
d formação
f
formação,
ã ,
calcule a entalpia de combustão do metanol,
metanol, ∆H
∆Hocomb
CH3OH(g) + 3/2 O2(g)  CO2(g) + 2 H2O(g)
∆Hocomb=  ∆Hfo (produto)
produto
d t ) -  ∆Hfo (reagente)
reagente
t )
∆Ho = ∆Hfo (CO2)+ 2∆Hfo (H2O) - {3/2∆Hfo (O2)
+∆H
+∆
Hfo (CH3OH)}
= ((-393.5
393 5 kJ) + 2 ((-241.8
241 8 kJ) - {0 + ((-201.5
201 5 kJ)}
∆Ho = -675.6 kJ por mol de metanol
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
C/ calcular
C/o
l l o ∆H
de uma sequência
de reacões?
reacões?
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Se uma reação
S
ã ffor
executada em uma série
de
o H para a
d etapas,
t
reação será igual à
soma das
d variações
i õ d
de
entalpia para as etapas
i di id i
individuais
Função de Estado
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(l) Ho = ?
CH4(g) + 2O2(g)  CO2(g) + 2H2O(g)
Ho = -802 kJ
2H2O(g)  2H2O(l)
Ho = -88 kJ
CH4(g) + 2O2(g) + 2H2O(g)  CO2(g) + 2H2O(l) + 2H2O(g)
Ho = - 890 kJ
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Fornece um meio útil de se calcular as variações de
energia que são difíceis de medir diretamente.
diretamente
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Fornece um meio útil de se calcular as variações de
g q
energia
que são difíceis de medir diretamente.
Ciclo
Ci
l de
d Born-Haber
B
H b
para determinar a
entalpia de rede
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
Exercício:
Como medir diretamente a entalpia de combustão do C
para formar CO?
(1) C(s) + O2(g)  CO2(g)
H = -393,5
393,5 kJ
(2) CO(g) + ½ O2(g)
(g)  CO2 (g)
H = -283,0kJ
Utilizando-se esses dados, calcule a entalpia de
combustão de C para CO:
(3) C(s) + 1/2O2(g)  CO(g)
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
 V
Valor
l de
d combustão
b tã = a energia
i liberada
lib d quando
d 1gd
de substância
b tâ i
é queimada.
 1 caloria nutricional, 1 Cal = 1000 cal = 1 kcal = 4,184 joules
 A energia em nossos corpos vem de carboidratos e gorduras
(principalmente)
 Carboidratos são convertidos em glicose:
C6H12O6(s) + 6O2(g)  6CO2(g)+ 6H2O(l), H = -2803 kJ
 E as gorduras:
2C57H110O6 (s)
( ) + 163O2 (s)
( )  114CO2 (s)
( ) + 110H2O(l),
O(l) H =
-75,520 kJ
 Gorduras: contêm mais energia; não são solúveis em água;
portanto são boas para armazenagem de energia
Onde estudar?
1) ATKINS, P., JONES, L., Princípios de Química - Questionando a Vida Moderna e o Meio Ambiente,
3 ed., Porto Alegre: Bookman, 2006.
BC0307 – Transfo
B
ormaçõe
es Químicas
2) KOTZ, J. C., TREICHEL Jr., P., Química Geral e Reações Químicas, Vol. 1 e 2, 1 ed., São Paulo:
Thomson Pioneira, 2005.
3) BRADY, J., HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 2, 3 ed.,
Rio de Janeiro: LTC, 2003.
4) BROWN, T.L., Le MAY Jr., H.E.; BURSTEN, B.E., Química - a Ciência Central, 9 ed., São Paulo:
Pearson, 2005.
5) BROWN, L. S., HOLME T.A., Química Geral Aplicada à Engenharia, São Paulo: Cengage, 2009.
6) HOLUM, J.R., RUSSELL, J. W., BRADY, J., Química - a Matéria e Suas Transformações, V. 1, 3 ed.,
Rio de Janeiro: LTC, 2002.
7) MAHAN, B.M., MYERS, R.J., Química – um Curso Universitário, 4 ed., São Paulo: Ed. Blücher, 1996.
8) MASTERTON, W.L., Princípios de Química, 6 ed., Rio de Janeiro: LTC, 1990.
Conceitos que devem ser estudados: Petróleo; obtenção de
combustíveis (destilação); Hidrocarbonetos: alcanos,
alcenos, alcinos, aromáticos; Reações de combustão;
Termoquímica, Lei de Hess, cálculo de entalpia.