3 PROF:. IMPACTO: A Certeza de Vencer!!! 1. CONSIDERAÇÕES INICIAIS: Em toda reação química há uma troca de energia. Essa energia se manifesta de diferentes maneiras, seja pela emissão ou absorção de luz, de calor, de eletricidade, ou mesmo pela mudança de estado de um ou mais participantes. Na termoquímica estudaremos somente o calor absorvido ou liberado durante uma reação química. Tal forma de energia recebe o nome particular de calor da reação. 2. CONCEITO: É a parte da química que estuda as trocas de energia, na forma de calor, que estão associadas às reações químicas e ás mudanças de estado físico. 3. UNIDADES DE QUANTIDADE DE CALOR: No Sistema Internacional de Unidades, a unidade de quantidade de calor é o joule (J). Apesar de o Brasil ter adotado o SI desde 1960, em substituição ao Sistema Métrico Decimal, ainda encontramos em uso muitas unidades não relacionadas por ele. É o caso, por exemplo, da caloria (cal) e seu múltiplo quilocaloria (kcal). Sempre que possível, deve-se fazer a conversão para joules. 1cal = 4,18J 4. TRANSFORMAÇÕES TERMOQUÍMICAS: Na natureza, os corpos podem apresentar-se nos estados sólido, líquido e gasoso, dependendo da disposição ou arranjo das partículas do corpo. Se uma substância pura recebe ou cede calor e sua temperatura não varia é porque está ocorrendo uma mudança de estado físico do corpo. As principais mudanças de estado estão indicadas no esquema a seguir. TERMOQUÍMICA 1 CONTEÚDO PROGRAMÁTICO KL 040810 PROT: 4459 15 A) EXOTÉRMICAS: São transformações que liberam calor para o meio ambiente. NOSSO SITE: www.portalimpacto.com.br COMBUSTÃO (QUEIMA) DO GÁS BUTANO C4H10: C4H10(g) + 13/2 O2(g) => 4 CO2(g) + 5H20(g) + calor Combustão do etanol C2H60: C2H60(l) + 3O2(g) => 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor Na equação química, o calor é representado junto aos produtos para significar que foi produzido, isto é, liberado para o ambiente durante a reação. B) ENDOTÉRMICAS: São transformações que absorvem calor do meio ambiente; DECOMPOSIÇÃO DA ÁGUA EM SEUS ELEMENTOS: H20(l) + calor => H2(g) + 1/2 O2(g) Fotossíntese: 6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor => C6H12O6(aq) + 6 O2(g) Na equação química, a energia absorvida á representada junto aos reagentes, significando que foi fornecida pelo ambiente aos reagentes. 5. ENTALPIA: Denomina-se entalpia o conteúdo global de calor de um sistema, sendo atualmente a forma mais usada para expressar o conteúdo calorífico de uma substância numa reação química. 6. VARIAÇÃO DA ENTALPIA: A diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação, a qual é denominada variação de entalpia ou calor de reação e simbolizada por ∆H. CONTEÚDO - 2011 A fusão e os dois tipos de vaporização (evaporação e ebulição) ocorrem quando o corpo recebe calor (PROCESSOS ENDOTÉRMICOS); a solidificação e a liquefação (ou condensação) ocorrem quando o corpo cede calor (PROCESSOS ENDOTÉRMICOS). Se o corpo passar diretamente do estado sólido para o gasoso, e vice-versa, como ocorre com a naftalina e o gelo seco (CO2), dizemos que houve sublimação. ∆H = HP - HR 7. GRÁFICOS DAS REAÇÕES EXOTÉRMICAS E ENDOTÉRMICAS: • REAÇÕES EXOTÉRMICAS: São reações que liberam calor para o meio, onde as substâncias produzidas apresentam menos energia do que as substâncias que reagiram, (Hreag. > Hprod.), sendo assim uma variação de entalpia negativa (∆H < O). GRÁFICO DE UMA REAÇÃO EXOTÉRMICA: NOSSO SITE: www.portalimpacto.com.br EXERCÍCIOS PARA VENCEDORES. 01. (UNITAU) Observe as seguintes termoquímicas: I - C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g) H=31,4kcal H=-67,6kcal II - CO(g)+1/2O2(g) CO2(g) III – H2(g)+1/2O2(g) H2O(g) H=-57,8kcal equações Exemplo: Combustão do etanol (álcool etílico) C2H6O(l) + 3O2(g) 2CO2(g) + 3H2O(l) ∆H= -326 Kcal/mol etanol Leitura: 1 mol de etanol líquido reage com 3 mol de oxigênio gasoso produzindo 2 mol de CO2 gasoso e 3 mol de água líquida liberando 326 kcal. Graficamente temos: De acordo com a variação de entalpia, podemos afirmar: a) I é endotérmica, II e III exotérmicas. b) I e III são endotérmicas, II exotérmica. c) II e III são endotérmicas, I exotérmica. d) I e II são endotérmicas, III exotérmica. e) II é endotérmica e I e III exotérmicas. 02. (FATEC) As reações químicas que envolvem energia são classificadas, quanto à liberação de calor, em reações exotérmicas e endotérmicas. Chama-se variação de entalpia (H) a quantidade de calor que podemos medir, sob pressão constante, em uma reação química. Dadas as reações: I. H2(g) + 1/2 O2(g) H2O(g) H = - 68,3 kcal/mol H = + 68,3 kcal/mol II. H2O(g) H2(g) + 1/2 O2(g) podemos afirmar que: a) a reação II é exotérmica e a I é endotérmica. b) a reação I é exotérmica e a II é endotérmica. c) as duas reações são exotérmicas. d) as duas reações são endotérmicas. e) as duas reações liberam calor. 03. (UEL) Considere as equações termoquímicas a seguir: I. H2(g) + 1/2O2(g) H2O(ℓ) H = -285,8 kJ/mol II. 1/2H2(g) + 1/2Cℓ2(g) HCℓ(g) H = -92,5 kJ/mol III. 1/2H2(g) + 1/2F2(g) HF(g) H = -268,6 kJ/mol H =+226,8 kJ/mol IV. H2(g) + 2C(s) C2H2(g) V. 2H2(g) + 2C(s) C2H4(g) H = +52,3 kJ/mol Em qual das reações há liberação de MAIOR quantidade de calor por 1,0 mol de hidrogênio consumido? a) I b) II c) III d) IV e) V 04. (ITA) Um dos sistemas propelentes usados em foguetes é uma mistura de hidrazina (N2H4) como combustível e peróxido de hidrogênio (H2O2) como oxidante. Esses reagentes são hipergólicos, isto é, eles iniciam a reação pelo simples contato. A reação que ocorre é: N2H4(l) + 2H2O2(l) => N2(g) + 4H2O(g) Os reagentes são misturados a 25oC na relação molar indicada na equação. Sabendo que as entalpias de formação da hidrazina, do peróxido de hidrogênio e da água são, respectivamente, +12 Kcal/mol, - 46 Kcal/mol e - 57,8 Kcal/mol, determine o calor da reação proposta. • REAÇÕES ENDOTÉRMICAS: São reações que absorvem calor do meio produzindo substância com maior energia. Nessas reações os produtos apresentam entalpia maior (Hp>Hr), sendo assim uma variação de entalpia positiva(∆H>O). Gráfico de uma reação endotérmica: Exemplo: Para um motor funcionar uma reação que ocorre é a do nitrogênio (N2) e o oxigênio (O2) presentes no ar atmosférico produzindo monóxido de nitrogênio (NO). A equação que representa esta reação é: N2 + O2 2NO H= +44kcal Leitura: 1 mol de nitrogênio gasoso reage com 1 mol de oxigênio gasoso produzindo 2 mol de monóxido de nitrogênio gasoso absorvendo 44 kcal. Graficamente temos: REVISÃO IMPACTO - A CERTEZA DE VENCER!!! CONTEÚDO - 2011