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T ERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS.

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2 T ERMOQUÍMICA A QUÍMICA DOS EFEITOS ENERGÉTICOS.

3 pilha OBSERVE OS FENÔMENOS

4 NELES,OCORREM TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E (OU) QUÍMICAS ENVOLVENDO VÁRIOS TIPOS DE ENERGIA, INCLUSIVE ENERGIA TÉRMICA.

5 CALOR - energia que flui de um sistema com temperatura mais alta para o outro com temperatura mais baixa. SISTEMA - tudo aquilo que se reserva do universo para estudo. ENERGIA QUÍMICA - trabalho realizado por um sistema através de reações químicas. ENERGIA - resultado do movimento e da força gravitacional existentes nas partículas formadoras da matéria. CONCEITOS IMPORTANTES

6 ENTALPIA ENERGIA ACUMULADA POR UMA SUBSTÂNCIA SOB PRESSÃO CONSTANTE, RESUMIDAMENTE, PODEMOS DIZER QUE É O CONTÉUDO DE CALOR DA SUBSTÂNCIA.

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

8 EFEITOS ENERGETICOS NAS REACõES QUÍMICAS 6CO 2 + 6H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 LUZ CLOROFILA GLICOSE Na fotossíntese ocorre absorção de calor Na combustão do etanol ocorre liberação de calor ETANOL

9 A TERMOQUÍMICA ESTUDA AS MUDANÇAS TÉRMICAS ENVOLVIDAS NAS REAÇÕES QUÍMICAS * quando envolve liberação de calor, denomina-se REAÇÃO EXOTÉRMICA. * quando envolve absorção de calor, denomina-se REAÇÃO ENDOTÉRMICA.

10 EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA É a representação de uma reação química em que está especificado: * o estado físico de todas as substâncias. * o balanceamento da equação. * a variação de calor da reação ( H ). * as condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum) * variedade alotrópica quando existir. Segue alguns exemplos...

11 REAÇÃO EXOTÉRMICA 2 C (s) + 3 H 2(g) C 2 H 6(g) H= – 20,2 kcal 2 C (s) + 3 H 2(g) C 2 H 6(g) + 20,2 kcal REAÇÃO ENDOTÉRMICA Fe 3 O 4(s) 3 Fe (s) + 2 O 2(g) H= + 267,0 kcal

12 REAÇÃO EXOTÉRMICA 2 C (s) + 3 H 2(g) C 2 H 6(g) H = – 20,2 kcal 2 C (s) + 3 H 2(g) C 2 H 6(g) + 20,2 kcal REAÇÃO ENDOTÉRMICA 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) 267,0 kcal OBSERVE OS SINAIS OBSERVE OS SINAIS

13 CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA A + B C + D HRHR HP HP H P ENTALPIA PRODUTO H R ENTALPIA REAGENTE H VARIAÇÃO DE ENTALPIA

14 A + B C + D + CALOR REAÇÃO EXOTÉRMICA A + B + CALOR C + D REAÇÃO ENDOTÉRMICA HRHR HRHR HP HP HP HP

15 H P ENTALPIA PRODUTO H R ENTALPIA REAGENTE H VARIAÇÃO DE ENTALPIA Não esqueça:

16 HRHR HPHP A + B C + D + HRHR HPHP > ENTÃO HRHR HPHP = + REAÇÃO EXOTÉRMICA O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO CAMINHO DA REAÇÃO

17 A + B C + D + CALOR REAÇÃO EXOTÉRMICA A + B + CALOR C + D REAÇÃO ENDOTÉRMICA

18 HPHP HRHR A + B + C + D HpHr > ENTÃO Hr Hp = + REAÇÃO ENDOTÉRMICA O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO CAMINHO DA REAÇÃO

19 H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) Se H R H P H > 0 Se H R > H P H < 0

20 H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) Se H R H P H > 0 Se H R > H P H < 0 REAÇÃO ENDOTÉRMICA REAÇÃO EXOTÉRMICA

21 HRHR HPHP HRHR HPHP > Se H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) H < 0 CAMINHO DA REAÇÃO

22 HRHR HPHP HRHR HPHP > Se H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) H < 0 REAÇÃO EXOTÉRMICA CAMINHO DA REAÇÃO

23 HPHP HRHR HpHr > Se H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) H > 0 CAMINHO DA REAÇÃO

24 HPHP HRHR HpHr > Se H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) H > 0 REAÇÃO ENDOTÉRMICA CAMINHO DA REAÇÃO

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26 * A forma alotrópica menos estável tem entalpia maior que zero.

27 H = H (produtos) – H (reagentes) H 2(g) + 1/2 O 2(g) H 2 O (g ) H = ? H = Hº H 2 O (l) – ( Hº H 2 (g) + 1/2 Hº O 2(g) ) Hº H 2 (g ) = Hº O 2(g) = zero H = Hº H 2 O (l) Hº H 2 O (l) = – 68,4kcal/mol COMO e ENTÃO H = – 68,4kcal/mol

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30 A variação de entalpia de uma reação pode ser calculada, conhecendo-se apenas as entalpias de formação dos seus reagentes e produtos. H = H (produtos) – H (reagentes)

31 C 3 H 8(g) + 5O 2(g) 3CO 2(g) + 4H 2 O (g) H = ? – kcal/mol Consultando a tabela de calores de formação: SUBSTÂNCIAS C 3 H 8(g) CO 2(g) H 2 O (g) O 2(g) -24,8kcal/mol -94,1kcal/mol -57,8kcal/mol zero Observe a equação:

32 H = H (produtos) – H (reagentes) H = [ 3(-94,1) + 4(-57,8)] - (-24,8 + zero) H = [ 3 H CO 2(g) + 4 H H 2 O (g) ] - ( H C 3 H 8(g) + 5 H O 2(g) ) H = - 488,7 kcal/mol

33 C 3 H 8(g) + 5O 2(g) 3CO 2(g) + 4H 2 O (g) H = ? ENTÃOOOOOOOOOOOOOOOOO – 488,7Kcal/mol H =

34 ENERGIA DE LIGAÇÃO É A ENERGIA NECESSÁRIA PARA ROMPER UM MOL DE LIGAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA NO ESTADO GASOSO. EX. Para romper um de ligação H – O são necessárias 110kcal. Para romper um de ligação H – C são necessárias 100kcal. Para romper um de ligação O = O são necessárias 118kcal.. * esses valores são tabelados

35 Para romper um mol de água no estado gasoso, teremos: H 2 O (l) 2H (g) + O (g) H = ? kcal/mol O H 110Kcal 110kcal H 2 O (l) 2H (g) + O (g) H = 220 kcal/mol

36 Observe a reação em que todos os participantes estão no estado gasoso: H | C O H + 3/2O 2 O = C = O + 2H 2 O | H H Para romper as ligações intramoleculares do metanol e do oxigênio, serão absorvidos, para: 1 mol de O H +464,0 kj + 464,0 kj 1 mol de C O +330,0 kj + 330,0 kj 3 mols de C H 3 (+413,0 kj) ,0 kj 3/2 mols de O = O 3/2 (+493,0 kj) + 739,5 kj TOTAL ABSORVIDO ,5 kj

37 H | C O H + 3/2O 2 O = C = O + 2H 2 O | H H Para formar as ligações intramoleculares do CO 2 e da água, serão liberadas: 2 mols de C = O 2 (-7444,0 kj) ,0 kj 2 mols de H O 2 ( - 464,0 kj) - 928,0 kj TOTAL LIBERADO ,0 kj Cômputo dos produtos:

38 A quebra de ligação envolve absorção de calor Processo endotérmico A formação de ligação envolve liberação de calor Processo exotérmico H H H H

39 H = H (reagentes) + H (produtos) O cálculo final será: H = 2 772,5kj + ( kj) H = 356,5kj CALOR LIBERADO CALOR ABSORVIDO


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