Termoquímica
Lays Omena
Termoquímica
É o estudo das trocas de energia, na
forma de calor, envolvidas nas reações
químicas e nas mudanças de estado
físico das substâncias.
São dois os processos em que há
troca de energia na forma de calor: o
processo exotérmico e o endotérmico.
Unidade de Medida
A quantidade de
energia é medida no
calorímetro
e
sua
unidade é a Caloria.
1 caloria (cal) =
quantidade de calor
necessária para elevar
em 1 ºC a temperatura
de 1,0 grama de água.
1 cal = 4,18 J
Processos Exotérmicos e Endotérmicos
Processo Exotérmico é aquele que ocorre
liberação de calor.
Processo Endotérmico é aquele que ocorre
absorção de calor
Ex1: A fotossíntese, processo de
alimentação dos vegetais, descreve a
seguinte reação:
6 CO2 + 6 H2O + Energia  C6H12O6 + 6 O2
Ex2: Os peixes, partindo de glicose e
oxigênio, realizam o processo de
respiração celular.
C6H12O6 + 6 O2  6 CO2 + 6 H2O + Energia
Ex3: Na câmara de combustão de um
motor de um carro, o combustível é
queimado em presença de oxigênio,
produzindo CO2 e água,
liberando
energia mecânica, e o restante é perdido
na forma de calor.
C2H6O + 3 O2  2 CO2 + 3 H2O + energia
Ex4: Processo de ebulição
H2O(l) + Energia  H2O(V)
Entalpia
A foto mostra uma reação de
combustão
que
pode
ser
representada por:
madeira + oxigênio  gás carbônico + água + calor
Uma pergunta interessante
sobre essa reação é: “De onde vem
essa energia ou esse calor?”.
Essa energia é a entalpia, e a
representamos
por (H). Na prática,
conseguimos medir a variação de
entalpia (ΔH).
ΔH em reações Exotérmicas
Nas reações exotérmicas, como
ocorre liberação de calor, a entalpia dos
produtos (HP) é menor do que a entalpia
do reagentes (HR). Genericamente,
temos:
1. (UA-AM) Reação exotérmica é aquela na qual:
1 — há liberação de calor.
2 — há diminuição de energia.
3 — a entalpia dos reagentes é maior que a dos
produtos.
4 — a variação de entalpia é negativa.
Estão corretos os seguintes complementos:
a) Somente 1.
d) Somente 1 e 4.
b) Somente 2 e 4.
e) 1, 2, 3 e 4.
c) Somente 1 e 3.
1. (UA-AM) Reação exotérmica é aquela na qual:
1 — há liberação de calor.
2 — há diminuição de energia.
3 — a entalpia dos reagentes é maior que a dos
produtos.
4 — a variação de entalpia é negativa.
Estão corretos os seguintes complementos:
a) Somente 1.
d) Somente 1 e 4.
b) Somente 2 e 4.
e) 1, 2, 3 e 4.
c) Somente 1 e 3.
Se considerarmos a síntese da
amônia (NH3), teremos:
N2(g) + 3 H2(g)  2 NH3(g) + 92,2 kJ
Pelas equações ou pelo gráfico,
devemos entender que na síntese de 2
mol de NH3 ocorre a liberação de 92,2
kJ.
ΔH EM REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
Nas reações endotérmicas, como
ocorre absorção de calor, a entalpia dos
produtos (HP) é maior do que a entalpia
dos reagentes (HR).
Se considerarmos a decomposição da
amônia (NH3), teremos:
2 NH3(g) + 92,2 KJ  N2(g) + 3 H2(g)
Pelas equações ou pelo gráfico,
devemos entender que na decomposição
de 2 mol de NH3 ocorre a absorção de
92,2 kJ.
ΔH NAS MUDANÇAS DE ESTADO
FÍSICO
2. (UFJF-MG) Considere os processos a
seguir:
I — queima do carvão
II — fusão do gelo à temperatura de 25 ºC
III — combustão da madeira
a) Apenas o primeiro é exotérmico.
b) Apenas o segundo é exotérmico.
c) Apenas o terceiro é exotérmico.
d) Apenas o primeiro é endotérmico.
e) Apenas o segundo é endotérmico.
2. (UFJF-MG) Considere os processos a
seguir:
I — queima do carvão
II — fusão do gelo à temperatura de 25 ºC
III — combustão da madeira
a) Apenas o primeiro é exotérmico.
b) Apenas o segundo é exotérmico.
c) Apenas o terceiro é exotérmico.
d) Apenas o primeiro é endotérmico.
e) Apenas o segundo é endotérmico.
Entalpia Padrão Hº
O estado padrão de uma substância
corresponde à sua forma mais estável, a
1 atm, a 25 °C. A entalpia padrão de
uma substância é indicada por Hº.
Toda substância simples, no estado
padrão e na sua forma alotrópica mais
estável (mais comum), tem entalpia (H)
igual a zero.
Os gráficos a seguir nos mostram as
diferenças de entalpia encontradas em
algumas variedades alotrópicas.
Entalpia de Formação ΔHºf
Entalpia de formação é o calor
liberado ou absorvido na formação de 1
mol de uma substância a partir de
substâncias simples, no estado padrão,
com H = 0.
3. (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes
equações termoquímicas:
Nas condições citadas, a equação que
representa a reação mais exotérmica é:
a) I.
b) II.
c) III.
d) IV.
e) V.
3. (PUC-MG) Sejam dadas as seguintes
equações termoquímicas:
Nas condições citadas, a equação que
representa a reação mais exotérmica é:
a) I.
b) II.
c) III.
d) IV.
e) V.
Entalpia de Combustão ΔHºC
Entalpia de combustão
é a energia liberada na
combustão completa de
1
mol
de
uma
substância no estado
padrão.
Entalpia de Neutralização
Entalpia de neutralização é o calor
liberado na formação de 1 mol de H2O
(l), a partir da reação entre 1 mol de H+
(aq) e 1 mol de OH- (aq) nas condições
padrão.
Energia de Ligação
Energia de ligação é a energia
absorvida na quebra de 1 mol de
ligações, no estado gasoso, a 25 ºC e 1
atm.
4. (UFSM-RS) Considere o seguinte gráfico:
De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção
que completa, respectivamente, as lacunas da
frase a seguir: “A variação da entalpia, ΔH, é
....; a reação é .... porque se processa .... calor.”
a) positiva, exotérmica, liberando.
b) positiva, endotérmica, absorvendo.
c) negativa, endotérmica, absorvendo.
d) negativa, exotérmica, liberando.
e) negativa, exotérmica, absorvendo.
4. (UFSM-RS) Considere o seguinte gráfico:
De acordo com o gráfico ao lado, indique a opção
que completa, respectivamente, as lacunas da
frase a seguir: “A variação da entalpia, ΔH, é
....; a reação é .... porque se processa .... calor.”
a) positiva, exotérmica, liberando.
b) positiva, endotérmica, absorvendo.
c) negativa, endotérmica, absorvendo.
d) negativa, exotérmica, liberando.
e) negativa, exotérmica, absorvendo.
5. Combustão completa do álcool comum (etanol):
a) Qual é a quantidade de calor liberado ou
absorvido na queima de 5 mol de C2H5OH?
b) Se ocorresse a formação de 1 mol de CO2 na
reação, qual seria a quantidade de calor
liberado ou absorvido?
c) Calcule a quantidade de calor liberado ou
absorvido na queima de 460 g de C2H5OH.
Solução
a) Se observarmos a reação percebemos
que:
1 mol de C2H5OH ------- Calor -1373 KJ
5 mol de C2H5OH ------- Calor X
Logo;
X = 5 . (- 1373)
X = - 6865 KJ
b) 2 mol de CO2 --------- Calor – 1373 KJ
1 mol de CO2 ---------X
Logo;
2X = - 1373
X = - 1373 / 2
X = - 686,5 KJ
Serão liberados 686,5 KJ na formação de
1 mol de CO2.
c) 1 mol de C2H5OH ------- 46 g
X
------- 460 g
Logo;
46X = 460 ; X = 460 / 46 ; X = 10 mol
1 mol de C2H5OH ------ Calor – 1373 KJ
10 mol de C2H5OH -----Logo;
X = - 1373 . 10
X = - 13730 KJ
X
6. Considere a reação de combustão das variedades
alotrópicas do carbono, representadas no
gráfico:
Resolva as seguintes questões:
I — As duas combustões são exotérmicas ou
endotérmicas?
II — Calcule o ΔH das combustões da grafite e do
diamante.
III —Em qual delas ocorre maior liberação de
calor?
Solução
I.
Exotérmicas.
II. ΔH = HP – HR
1. C(graf)  ΔH = -394 – 0 = -394 KJ
2. C(diam)  ΔH = -394 – 1,9 = - 395,9 KJ
III. Carbono Diamante.
7. (Fatec-SP) A combustão do gás
hidrogênio pode ser representada pela
equação:
Solução
Sempre, em qualquer galáxia, uma
reação de combustão completa terá
como produtos H2O(l) e CO2(g).
Portanto, alternativa “a” de abestalhado!
9. (UNI-RIO) Os romanos utilizavam CaO como
argamassa nas construções rochosas. O CaO era
misturado com água, produzindo Ca(OH)2, que reagia
lentamente com o CO2 atmosférico, dando calcário:
A partir dos dados da tabela, a variação de
entalpia da reação, em kJ/mol, será igual a:
a) +138,2. b) –69,1. c) –2 828,3 d) +69,1. e) –220,8.
Solução
Ca(OH)2 + CO2  CaCO3 + H2O
- 986,1
-393,5
-1206,9 -241,8
ΔH = HP – HR
ΔH =
[(-1206,9) + (-241,8)] – [(-986,1) + (-393,5)]
[-1448,7] – [ -1379.6] = -69,1 KJ
• Alternativa ‘b’ de Besta!
Lei Hess
Lei de Hess: para uma dada reação,
a variação de entalpia é sempre a
mesma, esteja essa reação ocorrendo
em uma ou em várias etapas.
Ex: Reação de combustão do Carbono para
a formação do monóxido de carbono:
C(g) + ½ O2  CO(g) Reação difícil de
ocorrer...
Ex: Determine a entalpia de formação do
CO2 sabendo-se que:
C(gr) + ½ O2(g)  CO(g)
CO(g) + ½ O2(g)  CO2
ΔH1 = -26,4 kcal
ΔH2 = -67,7 kcal
Reação de formação do CO2:
C(gr) + O2(g)  CO2(g)
ΔH = ?
Podemos somar as duas equações:
C(gr) + ½ O2(g)  CO(g) ΔH1 = -26,4 kcal
CO(g) + ½ O2(g)  CO2 ΔH2 = -67,7 kcal
_+_____________________________
C(gr) + O2(g)  CO2(g)
ΔH = -26,4 -67,7 = -94,1 kcal
10. A partir dos valores de ∆H determine a
variação de entalpia do processo:
N2 (g) + O2 (g) →
I.
2 NO2 (g)
∆H = ?
N2 (g) + 2O2 (g) → 2 NO2 (g)
∆H = + 66 kJ.mol-1
II. 2 NO (g) + O2 (g)
∆H = –113 kJ.mol-1
→ 2 NO2 (g)
12. Calcule o ∆H da reação abaixo:
P4 (s) + 10 Cl2 (g) → 4 PCl 5 (s) ∆H = ?
etapas:
P4 (s) + 6 Cl2 (g) → 4 PCl 3 (l)
∆H = –1.279 kJ.mol-1
4 PCl 3 (l) + 4 Cl2 (g)
→ 4 PCl 5 (s)
∆H = – 496 kJ.mol-1
14. Dadas as equações termoquímicas:
C (Graf.)→ C (diam.)
∆H = ?
I)
C (Graf.) + O2 (g) → CO2 (g)
∆H = - 94,10 kcal
II) C (diam.) + O2 (g) → CO2 (g)
∆H = - 94,55 kcal
A variação de entalpia será:
a) - 188,65 kcal
b) + 0,45 kcal
c) + 188,65 kcal
d) – 0,45 kcal
e) – 94,32 kcal
15. Observe as equações termoquímicas:
I)
C (s) + H2O (g) → CO (g) + H2 (g)
∆H = + 31,4 kcal
II) CO (g) + ½ O2 (g) → CO2 (g)
∆H = - 67,6 kcal
III) H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O(g)
∆H = - 57,8 kcal
De acordo com o ∆H ( variação de entalpia), podemos
afirmar que:
a) II é endotérmica, I e III exotérmica.
b) I e II são endotérmicas, II exotérmica.
c) II e III são endotérmicas, I exotérmica.
d) I e II são endotérmicas, III exotérmica.
e) I é endotérmica, II e III exotérmicas.
•
16. (Mackenzie-SP)
S8 (rômbico) + 12 O2(g)  8 SO3(g) + 752,0 kcal.
Na
reação
acima
equacionada,
realizada a 25ºC e 1 atm, a entalpia de
formação do SO3(g) é igual a:
a) +752,0 kcal
b) -752,0 kcal
c) + 773,0 kcal
d) -94,0 kcal
e) +94,0 kcal