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TERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS. TERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS. Profª. Norilda Siqueira de Oliveira www.norildasiqueira.wikispaces.com.

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1 TERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS. TERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS. Profª. Norilda Siqueira de Oliveira

2 Os princípios fundamentais do calor e do trabalho se aplicam no estudo de uma reação química e nas mudanças do estado físico de uma substância.

3 OBSERVE OS FENÔMENOS

4 Nesses fenômenos ocorrem transformações físicas e (ou) químicas envolvendo vários tipos de energia. As variações de energia, nas reações químicas, manifestam-se sob a forma de calor (geralmente) e luz liberada ou absorvida.

5 A origem da energia de uma reação decorre basicamente, de um novo arranjo para as ligações químicas. A origem da energia de uma reação decorre basicamente, de um novo arranjo para as ligações químicas. A energia é conservativa, não pode ser criada ou destruída. Apenas transformada!

6 Se liga! Não confunda temperatura com calor!!! Não confunda temperatura com calor!!! CALOR é a energia em trânsito de um corpo a uma temperatura mais alta para um corpo a uma temperatura mais baixa. Ou seja, há variações de temperatura. CALOR é a energia em trânsito de um corpo a uma temperatura mais alta para um corpo a uma temperatura mais baixa. Ou seja, há variações de temperatura. Quando você sente uma sensação quente, é porque recebeu energia. Quando você sente uma sensação quente, é porque recebeu energia. Quando a sensação é de frio, significa que você perdeu energia. Quando a sensação é de frio, significa que você perdeu energia.

7 O PROCESSO DE MEDIDA DOS CALORES DE REAÇÃO É DENOMINADO O PROCESSO DE MEDIDA DOS CALORES DE REAÇÃO É DENOMINADO CALORIMETRIA. CALORIMETRIA. O APARELHO QUE MEDE A ENTALPIA DA REAÇÃO É DENOMINADO O APARELHO QUE MEDE A ENTALPIA DA REAÇÃO É DENOMINADO CALORÍMETRO. CALORÍMETRO.

8 Como o calor pode ser medido? Calorímetro: para reações em meio aquoso. Calorímetro: para reações em meio aquoso. Bomba calorimétrica: para reações de combustão. Bomba calorimétrica: para reações de combustão. Nos dois casos o calor é transferido para uma massas de água e obtido a partir da expressão: Q = m. C. T

9 Medidas de calorias CALORIA é a quantidade de energia necessária CALORIA é a quantidade de energia necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água. para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água. JOULE é a quantidade de energia necessária para JOULE é a quantidade de energia necessária para deslocar uma massa de 1kg, inicialmente em repouso, deslocar uma massa de 1kg, inicialmente em repouso, fazendo percurso de 1 metro em 1 segundo. fazendo percurso de 1 metro em 1 segundo. 1 cal = 4,18 J 1 cal = 4,18 J 1 kcal = 1000 cal 1 kcal = 1000 cal 1 kJ = 1000 J 1 kJ = 1000 J

10 EXEMPLO 1000cal = 1 Kcal 1000cal = 1 Kcal X = 13 Kcal X = 13 Kcal X= cal X= cal 1000J = 1KJ 1000J = 1KJ X = 55 KJ X = 55 KJ X = J X = J 1 cal = 4,18 J 1 cal = 4,18 J X = J X = J X = ,89 cal X = ,89 cal

11 EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA (requisitos) 1- O ajustamento da equação química. 1- O ajustamento da equação química. 2- Os estados físicos e alotrópicos (quando for o caso) de todas as substâncias. 2- Os estados físicos e alotrópicos (quando for o caso) de todas as substâncias. 3-Indicação da entalpia molar, isto é, por mol de produtos formados ou reagentes consumidos. 3-Indicação da entalpia molar, isto é, por mol de produtos formados ou reagentes consumidos. 4- As condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, 4- As condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum) temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum)

12 Alotropia A forma alotrópica mais estável de uma substância é aquela que apresenta menor energia e a esta é atribuído valor de entalpia igual a zero (H = 0). É costumeiro se indicar entalpia em condição padrão por ΔH 0. Assim, para as formas alotrópicas do elemento químico carbono, oxigênio e enxofre,temos... A forma alotrópica mais estável de uma substância é aquela que apresenta menor energia e a esta é atribuído valor de entalpia igual a zero (H = 0). É costumeiro se indicar entalpia em condição padrão por ΔH 0. Assim, para as formas alotrópicas do elemento químico carbono, oxigênio e enxofre,temos...

13 Estados alotrópicos mais comuns. Carbono C (grafita) C (diamante) Carbono C (grafita) C (diamante) Oxigênio O 2(g) e O 3(g) Oxigênio O 2(g) e O 3(g)

14 Estados alotrópicos mais comuns.

15 Na fotossíntese ocorre absorção de calor. luz luz 6 CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O O 2 6 CO 2 + H 2 O C 6 H 12 O O 2 clorofila clorofila Na combustão do etanol ocorre liberação de calor. Na combustão do etanol ocorre liberação de calor. C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O C 2 H 5 OH + 3 O 2 2 CO H 2 O EFEITOS ENERGETICOS NAS REAÇÕES QUÍMICAS

16 As reações podem ser de dois tipos: Quando envolve liberação de calor, denomina-se REAÇÃO EXOTÉRMICA. (aquecem o ambiente). (ex: processos de combustão, respiração animal..) REAÇÃO EXOTÉRMICA. (aquecem o ambiente). (ex: processos de combustão, respiração animal..) Quando envolve absorção de calor, denomina-se Quando envolve absorção de calor, denomina-se REAÇÃO ENDOTÉRMICA. (esfriam o ambiente). REAÇÃO ENDOTÉRMICA. (esfriam o ambiente). (ex: fotossíntese, cozimento de alimentos...) (ex: fotossíntese, cozimento de alimentos...)

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18 CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) Se H R > H P H H P H < 0 EXO Se H R 0 ENDO Se H R 0 ENDO H P = ENTALPIA PRODUTO H P = ENTALPIA PRODUTO H R = ENTALPIA REAGENTE H R = ENTALPIA REAGENTE H = VARIAÇÃO DE ENTALPIAH = VARIAÇÃO DE ENTALPIA

19 REAÇÃO EXOTÉRMICA REAÇÃO EXOTÉRMICA A + B C + D + CALOR A + B C + D + CALOR C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) H = – 94,0 kcal/mol C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) H = – 94,0 kcal/mol C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) + 94,0 Kcal/mol C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) + 94,0 Kcal/mol

20 REAÇÃO EXOTÉRMICA H = H p – H r H = = - 10 H R > H P H H P H < 0 EXO

21 REAÇÃO ENDOTÉRMICA REAÇÃO ENDOTÉRMICA A + B + CALOR C + D A + B + CALOR C + D CH 4(g) C (grafite) + 2H 2(g) H = + 17,9kcal/mol CH 4(g) C (grafite) + 2H 2(g) H = + 17,9kcal/mol CH 4(g) + 17,9kcal/mol C (grafite) + 2H 2(g) CH 4(g) + 17,9kcal/mol C (grafite) + 2H 2(g)

22 REAÇÃO ENDOTÉRMICA H = H p – H r H = = + 10 Se H R 0 ENDO

23 Exemplos de reações CH 4(g) C (grafite) + 2H 2(g) H = + 17,9 kcal/mol CH 4(g) C (grafite) + 2H 2(g) H = + 17,9 kcal/mol Fe 3 O 4(s) 3 Fe (s) + 2 O 2(g) H = + 267,0 kcal Fe 3 O 4(s) 3 Fe (s) + 2 O 2(g) H = + 267,0 kcal C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) H = – 94,0 kcal/mol C (grafite ) + O 2(g) CO 2(g) H = – 94,0 kcal/mol 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O (l) H = – 136,8 kcal/mol 2 H 2(g) + O 2(g) 2 H 2 O (l) H = – 136,8 kcal/mol

24 Tipos de entalpia ou calores de reação.

25 1- Entalpia de formação (ΔH° f ) É o calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância no estado-padrão, a partir de substância simples. É o calor liberado ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância no estado-padrão, a partir de substância simples. Ex: Formação da Amônia Ex: Formação da Amônia N 2(g) + 3/2 H 2(g) NH 3(g) ΔH° f = -286KJ N 2(g) + 3/2 H 2(g) NH 3(g) ΔH° f = -286KJ

26 2 –Entalpia de decomposição (ΔH° d ) Pode ser considerada como a entalpia inversa a de formação de uma substância. Pode ser considerada como a entalpia inversa a de formação de uma substância. H 2 O 2(l) H 2 O (l) + ½ O 2 (g) H = -90 KJ/mol

27 3 – Entalpia de combustão (ΔH° C ) combustão É o calor liberado na queima de 1 mol de uma substância no estado-padrão. É o calor liberado na queima de 1 mol de uma substância no estado-padrão. Ex: Queima do enxofre Ex: Queima do enxofre S (s) + O 2(g) SO 2(g) ΔH° C = -78 KJ/mol S (s) + O 2(g) SO 2(g) ΔH° C = -78 KJ/mol

28 Reação de combustão de matéria orgânica ( C, H, O) CH 4(g) + 2O 2(g) CO 2(g) + 2H 2 O (l) ΔH = kJ/mol (energia liberada) CH 4(g) + 2O 2(g) CO 2(g) + 2H 2 O (l) ΔH = kJ/mol (energia liberada) Combustão incompleta do metano: Combustão incompleta do metano: CH 4(g) + 3/2 O 2(g) CO (g) + 2H 2 O (l) ΔH = kJ/mol CH 4(g) + 3/2 O 2(g) CO (g) + 2H 2 O (l) ΔH = kJ/mol CH 4(g) + O 2(g) C (s) + 2H 2 O (l) ΔH = - 408,5 kJ/mol CH 4(g) + O 2(g) C (s) + 2H 2 O (l) ΔH = - 408,5 kJ/mol

29 4 – Entalpia de dissolução (ΔH° d ) É a variação de entalpia que acontece durante a dissolução de um mol de uma dada substância numa determinada quantidade de solvente, originando uma concentração específica, geralmente diluição infinita. É a variação de entalpia que acontece durante a dissolução de um mol de uma dada substância numa determinada quantidade de solvente, originando uma concentração específica, geralmente diluição infinita.

30 5 – Entalpia de neutralização (ΔH°n) É a variação de entalpia que ocorre durante a neutralização de um mol de íons H + com um mol de íons OH -, ambos em soluções diluídas. (ocorre entre um ácido e uma base). É a variação de entalpia que ocorre durante a neutralização de um mol de íons H + com um mol de íons OH -, ambos em soluções diluídas. (ocorre entre um ácido e uma base).

31 6 – Entalpia de ligação (ΔH° l ) Energia necessária para o rompimento de um mol de ligações entre um dado par de átomos, no estado gasoso. Energia necessária para o rompimento de um mol de ligações entre um dado par de átomos, no estado gasoso.

32 CÁLCULOS DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA CÁLCULOS DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA LEI DE HESS LEI DE HESS A entalpia de uma reação depende apenas dos estados iniciais e finais da reação, não depende dos estados intermediários, ou seja a reação é a mesma para uma ou mais etapas. A entalpia de uma reação depende apenas dos estados iniciais e finais da reação, não depende dos estados intermediários, ou seja a reação é a mesma para uma ou mais etapas.

33 C (grafite) + 2 H 2(g) CH 4(g) ΔH = ? I. C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) Δ H = - 94,05 kcal I. C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) Δ H = - 94,05 kcal II. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) Δ H = - 68,32 kcal II. H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) Δ H = - 68,32 kcal III. CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O (l) Δ H = - 212,87 kcal III. CH 4(g) + 2 O 2(g) CO 2(g) + 2 H 2 O (l) Δ H = - 212,87 kcal C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) ΔH = - 94,05 kcal C (grafite) + O 2(g) CO 2(g) ΔH = - 94,05 kcal H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) Δ H = 2.(- 68,32) kcal H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) Δ H = 2.(- 68,32) kcal CO 2(g) + 2 H 2 O (l) CH 4(g) + 2 O 2(g) Δ H = + 212,87 kcal CO 2(g) + 2 H 2 O (l) CH 4(g) + 2 O 2(g) Δ H = + 212,87 kcal C (grafite) + 2 H 2(g) CH 4(g) Δ H = - 17,82 kcal C (grafite) + 2 H 2(g) CH 4(g) Δ H = - 17,82 kcal

34 BIBLIOGRAFIA Peruzzo, Francisco Miragaia. Química na abordagem do cotidiano: volume 2, ensino médio. São Paulo: Moderna, Peruzzo, Francisco Miragaia. Química na abordagem do cotidiano: volume 2, ensino médio. São Paulo: Moderna, Google. Disponível em. Google. Disponível em. Google. Disponível em Google. Disponível em


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