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TERMOQUÍMICA O que você deve saber sobre Quando uma substância sofre uma transformação (física ou química), sempre existe uma quantidade de calor envolvida.

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1 TERMOQUÍMICA O que você deve saber sobre Quando uma substância sofre uma transformação (física ou química), sempre existe uma quantidade de calor envolvida. As transformações que liberam calor são exotérmicas; as que absorvem calor são endotérmicas. O conteúdo de calor associado a uma substância é chamado de entalpia (H). Quando uma reação é realizada sob pressão constante, a quantidade de calor liberada ou absorvida recebe o nome de variação de entalpia (ΔH).

2 TERMOQUÍMICA Indica a quantidade de calor envolvida em uma transformação. I. Variação de entalpia (H) (H) = Variação de entalpia H reagentes = Entalpia dos reagentes (H) = H produtos - H reagentes H produtos = Entalpia dos produtos

3 Reação endotérmica I. Variação de entalpia (H) Reação exotérmica TERMOQUÍMICA

4 II. Diagrama de entalpia Processo endotérmico TERMOQUÍMICA

5 II. Diagrama de entalpia Processo exotérmico TERMOQUÍMICA

6 Quantidade de reagentes III. Principais fatores que afetam o H de uma reação Estado físico das substâncias TERMOQUÍMICA

7 As moléculas de água que se encontram no estado sólido apresentam um menor conteúdo energético que as moléculas que estão nos estados líquido e gasoso. III. Principais fatores que afetam o H de uma reação Estado físico das substâncias TERMOQUÍMICA

8 Quanto menor o conteúdo energético, maior é a estabilidade do composto. O carbono grafite é mais estável que o carbono diamante. O fósforo vermelho é mais estável que o fósforo branco. O enxofre rômbico é mais estável que o enxofre monoclínico. III. Principais fatores que afetam o H de uma reação Estado alotrópico Temperatura Ao variar a temperatura, variam a agitação das moléculas e a entalpia dos envolvidos na reação. TERMOQUÍMICA

9 IV. Entalpia ou calor de formação (H f ) Substância H° (kJ/mol) Substância H° (kJ/mol) C (grafite)0,0N 2 O (g)+81,6 C (diamante)+1,9N 2 O 3 (g)+86,6 C 4 H 10 (g) (butano)–125,7S (monoclínico)+0,3 C 6 H 6 (l) (benzeno)+49,1SO 3 (g)–395,7 C 2 H 6 O (l) (etanol)–277,6Fe 3 O 4 (s)–1.118,4 C 3 H 6 O (l) (acetona)–248,4 TERMOQUÍMICA

10 É a variação de entalpia associada à combustão (queima) de 1 mol de substância a 25 o C e 1 atm com excesso de oxigênio. H de combustão: 1 mol da substância que sofre combustão; negativo, pois as reações de combustão são exotérmicas. V. Entalpia ou calor de combustão TERMOQUÍMICA

11 O H da reação depende apenas dos estados inicial e final. VI. Lei de Hess TERMOQUÍMICA

12 VI. Lei de Hess TERMOQUÍMICA

13 Energia fornecida para romper 1 mol de ligações entre dois átomos em um sistema gasoso a 25 ºC e 1 atm. Reagentes: processo endotérmico – quebra de ligações Produtos: processo exotérmico – formação de ligações VII. Energia de ligação H da reação = + Calor absorvido na quebra das ligações presentes nos reagentes ( H>0) Calor liberado na formação das ligações presentes nos produtos ( H<0) TERMOQUÍMICA

14 VII. Energia de ligação TERMOQUÍMICA

15 (UFRJ) A redução das concentrações de gases responsáveis pelo efeito estufa constitui o desafio central do trabalho de muitos pesquisadores. Uma das possibilidades para o sequestro do CO 2 atmosférico é sua transformação em outras moléculas. O diagrama a seguir mostra a conversão do gás carbônico em metanol. a) Indique as etapas endotérmicas e exotérmicas. b) Calcule a variação da entalpia na conversão do CO 2 em metanol. RESPOSTA: Etapa endotérmica: II III Etapas exotérmicas: I II e III IV TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 1 RESPOSTA:

16 (Fuvest-SP) O 2-metilbutano pode ser obtido pela hidrogenação catalítica, em fase gasosa, de qualquer dos seguintes alcenos isoméricos: EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 4 TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

17 a) Complete o esquema da figura com a fórmula estrutural de cada um dos alcenos que faltam. Além disso, ao lado de cada seta, coloque o respectivo H de hidrogenação. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 4 RESPOSTA: Nas três reações, o produto final é o mesmo e, portanto, a entalpia dos produtos também é a mesma. A reação que libera maior quantidade de energia indica o reagente de maior entalpia (já representada no gráfico dado). Completa-se o esquema da seguinte maneira: TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

18 b) Represente, em uma única equação e usando fórmulas moleculares, as reações de combustão completa dos três alcenos isoméricos. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 4 RESPOSTA: Os alcenos citados no texto apresentam a mesma fórmula molecular C 5 H 10 (são isômeros); portanto, a equação da reação de combustão completa é: TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

19 c) A combustão total de cada um desses alcenos também leva a uma variação negativa de entalpia. Essa variação é igual para esses três alcenos? Explique. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 4 RESPOSTA: Pelo gráfico, verifica-se que o conteúdo energético (calor de formação) de cada isômero é diferente. Como os produtos na combustão dos três isômeros são os mesmos, o H de combustão dos três isômeros será diferente. TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

20 (UFRN) A hidrazina (N 2 H 4 ) é um combustível que pode substituir a gasolina (C 8 H 18 ) em motores de explosão. Um estudante de Química coletou, na literatura especializada, dados termodinâmicos relativos às reações de combustão desses dois combustíveis. Tabela 1 Tabela 2 Fazendo uso desses dados, atenda às solicitações a seguir. a) Escreva as equações balanceadas de combustão da hidrazina e da gasolina. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 6 RESPOSTA: TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

21 b) Considerando dois carros iguais, com motores de mesmo desempenho, determine, por meio de cálculos, qual dos combustíveis deverá proporcionar maior quilometragem por litro (ver tabelas 1 e 2). EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 6 RESPOSTA: TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

22 (Fuvest-SP) Pode-se calcular a entalpia molar de vaporização do etanol a partir das entalpias das reações de combustão representadas por: Para isso, basta que se conheça, também, a entalpia molar de: a) vaporização da água. b) sublimação do dióxido de carbono. c) formação da água líquida. d) formação do etanol líquido. e) formação do dióxido de carbono gasoso. EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 8 RESPOSTA: A TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR

23 (UFRGS-RS) Os valores de energia de ligação entre alguns átomos são fornecidos no quadro abaixo. Considerando a reação representada por: o valor aproximado de H, em kJ, é de: a) b) c) d) e) EXERC Í CIOS ESSENCIAIS 14 RESPOSTA: A TERMOQUÍMICA NO VESTIBULAR


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