Termoquimica inicial

T í iT í iTermoquímicaTermoquímicaqq

Prof. Prof. MscMsc João NetoJoão Neto

NH4ClO4

Prof. Msc João Neto 2

TERMOQUÍMICA: é o ramo daíQuímica que tem por objetivo o estudo

da energia associada a uma reaçãoda energia associada a uma reaçãoquímicaquímica.

Um dos maiores problemas do homemUm dos maiores problemas do homem,desde os tempos pré-históricos édesde os tempos pré históricos, éencontrar uma maneira de obterenergia.

Energia para aquecê-lo no inverno;

Energia para acionar suas indústrias;

Energia para transportá-lo de umcanto a outro do mundo;

Conversão de uma forma de energiaem outra.

Energia para a manutenção de suavida e para o seu lazer, produzindosons imagens e fantasiassons, imagens e fantasias.

Em nossa vida diária é muito comumõ íobservarmos reações químicas que

ocorrem liberando ou absorvendoocorrem liberando ou absorvendoenergia na forma de calorenergia na forma de calor.

Queima de uma vela;Queima de uma vela;

íQueima de combustível;

Queima da madeira;

Em cada um dos exemplos a energiaProf. Msc João Neto 9

p gliberada é aproveitada.

No caso específico da queima de umí écombustível, a energia é utilizada para

movimentar os veículos que circulammovimentar os veículos que circulamno dia-a-dia das grandes cidadesno dia a dia das grandes cidades.

Há também reações que ocorrem masit b ique necessitam absorver energia, como

é o caso das reações de fotossínteseé o caso das reações de fotossíntese,em que os vegetais recebem energiae que os egeta s ecebe e e g apor intermédio da luz solar.

As relações existentes entre as reaçõess e ações e ste tes e t e as eaçõesquímicas e a energia são estudadaspela termoquímica.

Bolsa de gelo instantâneo NH4NO3+H2O

As reações que ocorrem liberandoã õenergia são chamadas de reações

exotérmicas (exo para fora)exotérmicas (exo = para fora),enquanto as reações que ocorremenquanto as reações que ocorremabsorvendo energia são chamadas degendotérmicas (endo = para dentro).

CalorímetroCalorímetro

CalorímetrosCalorímetros

cmQ cmQ

inicialfinal

Q=Quantidade de calorQ=Quantidade de calor

d l ãm= massa da solução

c=calor específico (H2O=1cal/g.ºC)

∆Θ =variação de temperaturaProf. Msc João Neto 18

Unidades

CaloriaCaloria (cal)(cal)( )( )

1kcal (CCal)= 1000 cal1kcal (CCal)= 1000 cal

J lJ l (J)(J)JouleJoule (J)(J)

1cal = 4,18J

1kcal = 4,18 kJ

ExemploExemplo

A dissolução de uma pequenaç p qquantidade de CaCl2 a 25ºC em água (a25ºC) fez com que a temperatura da

l ã f 33ºC C id dsolução fosse para 33ºC. Considerandoque a solução tem massa de 100g qualque a solução tem massa de 100g, qualo calor liberado nessa dissolução?ç

ResoluçãoResoluçãoRetire os dados do enunciado:

Temperatura inicial=25ºC;

Temperatura final=33ºC

Massa da solução=100g

C l ífi d á 1 l/ ºCCalor específico da água = 1cal/g.ºC

Calor liberado=?Calor liberado=?

inicialfinal inicialfinal2533

CcalgQ o81100 CCg

gQ oo 81100

JoucalQg

3344800Prof. Msc João Neto 22

ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!

QuantidadeQuantidade dede calorcalor ééQQproporcionalproporcional aa massamassa. Quanto maior

ãa massa de soluto em dissolução, maiorserá o calor liberadoserá o calor liberado.

>massa >calor

<massa <calor

cmQProf. Msc João Neto 23

Para poder interpretar a quantidade deícalor envolvida num processo químico,

será utilizada uma grandezaserá utilizada uma grandezatermodinâmica chamada de entalpiatermodinâmica chamada de entalpia(H).( )

A entalpia corresponde à energia globalA entalpia corresponde à energia globalde um sistema, à pressão constante. Já

i ã d l i ( ) i áa variação de entalpia (ΔH) irá mostrara quantidade de calor liberado oua quantidade de calor liberado ouabsorvido em uma reação química.

ΔH = calor liberado ou absorvidoΔH calor liberado ou absorvidoem qualquer reação química àq q ç qpressão constante.A variação de entalpia corresponde àdiferença entre o estado final deenergia (energia dos produtos) e oenergia (energia dos produtos) e oestado final (energia dos reagentes)estado final (energia dos reagentes)de um processo químico.p q

REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS

Nas reações exotérmicas, o estadoáinicial será o que possui maior

energia provocando durante aenergia, provocando, durante aocorrência da reação uma perdaocorrência da reação, uma perda(liberação) de energia.( ç ) g

ΔH<0ΔH<0

O calor de reação para um processoexotérmico pode ser anotado de duas

i dif t Sã lmaneiras diferentes. São elas:

Escrever a quantidade de calorlib d d l d di it dliberado do lado direito de umaequação química demonstrando que aequação química demonstrando que areação está produzindo (liberando)reação está produzindo (liberando)calor

A + B C + D + calorProf. Msc João Neto 28

A + B C + D + calor

Veja alguns exemplos:

CO + 1/2O2 CO2 + 67,4 kcalCO /2O2 CO2 67,4 kcal

H + 1/ O H O + 68 3 kcalH2 + 1/2O2 H2O + 68,3 kcal

C 1/ O C O 151 8 k lCa + 1/2O2 CaO + 151,8 kcal

H2 + Cl2 2HCl + 44 kcal

Calor na reação sempre positivo

sempre positivo

Expressar o valor da variação deentalpia (ΔH)

A + B C + D ΔH=-calorCO + 1/2O2 CO2 ΔH=-67,4 kcal

H2 + 1/2O2 H2O ΔH=-68,3 kcalH2 /2O2 H2O ΔH 68,3 kcal

Ca + 1/ O CaO ΔH=-151 8 kcalCa + 1/2O2 CaO ΔH=-151,8 kcal

H Cl 2HCl ΔH 44 k lH2 + Cl2 2HCl ΔH=-44 kcal

A variação de entalpia também podeááser representada em gráficográfico, sendo

que a entalpia (H) das substâncias éque a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho dadada na ordenada e o caminho dareação, na abscissa.ç ,

Imagine a reação:Imagine a reação:

A + B C + D ΔH= calorProf. Msc João Neto 31

A + B C + D ΔH=-calor

H A + BHR

HPC + D HP

40 A + B40

ΔH 19

ΔH=-19

21 C + D 21

60 A + B60

ΔH 28

ΔH=-28

32 C + D 32

O gráfico de uma reação pode serrepresentado por meio de umdiagramadiagrama dede energiaenergiadiagramadiagrama dede energiaenergia.

ãImagine a reação:

A + B C + D ΔH=-calor

H A + BHR

HPC + D HP

60 A + B60

ΔH 28

ΔH=-28

32 C + D 32

40 A + B40

ΔH 19

ΔH=-19

21 C + D 21

REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS

Nas reações endotérmicas, o estadoáinicial será o que possui menor

energia provocando durante aenergia, provocando, durante aocorrência da reação um ganhoocorrência da reação, um ganho(absorção) de energia.( ç ) g

ΔH>0ΔH>0

O calor de reação para um processoendotérmico pode ser anotado ded i dif t Sã lduas maneiras diferentes. São elas:

Escrever a quantidade de calorb id d l d di it dabsorvido do lado direito de uma

equação química demonstrando que aequação química demonstrando que areação está absorvendo (consumindo)reação está absorvendo (consumindo)calor

A + B C + D - calorProf. Msc João Neto 43

A + B C + D calor

Veja alguns exemplos:

H2O H2 + 1/2O2 - 68,3 kcalH2O H2 /2O2 68,3 kcal

CO CO + 1/ O -67 4 kcalCO2 CO + 1/2O2 -67,4 kcal

C O C 1/ O 151 8 k lCaO Ca + 1/2O2 - 151,8 kcal

2HCl H2 + Cl2 - 44 kcal

Calor na reação sempre negativo

sempre negativo

Expressar o valor da variação deentalpia (ΔH)

A + B C + D ΔH=+calorH2O H2 + 1/2O2 ΔH=+68,3 kcal

CO2 CO + 1/2O2 ΔH=+67,4 kcalCO2 CO + /2O2 ΔH +67,4 kcal

CaO Ca + 1/ O ΔH=+151 8 kcalCaO Ca + 1/2O2 ΔH=+151,8 kcal

2HCl H Cl ΔH 44 k l2HCl H2 + Cl2 ΔH=+44 kcal

A variação de entalpia também podeááser representada em gráficográfico, sendo

que a entalpia (H) das substâncias éque a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho dadada na ordenada e o caminho dareação, na abscissa.ç ,

Imagine a reação:Imagine a reação:

A + B C + D ΔH=+calorProf. Msc João Neto 46

A + B C + D ΔH=+calor

H C + D HP

ΔH 0ΔH>0

HRA + BHR

40 C + D 40

ΔH 19ΔH=+19

21 A + B21

60 C + D 60

ΔH 28ΔH=+28

32 A + B32

O gráfico de uma reação pode serrepresentado por meio de umdiagrama de energiadiagrama de energia.

ãImagine a reação:

A + B C + D ΔH=+calor

H C + DHP

HRA + BHR

60 C + D60

ΔH 28

ΔH=+28

32 A + B32

40 C + D40

ΔH 19

ΔH=+19

21 A + B21

Reação é endotérmica. Erlenmeyer ficacolado no bloco de madeira

colado no bloco de madeira

ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!

O ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal doO ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal docalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriocalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriono produto. Veja no casop jendotérmicoendotérmico

A + B +5kJ AB

A + B AB - 5kJA + B AB 5kJ

A + B AB ΔH=+5kJProf. Msc João Neto 55

A + B AB ΔH=+5kJ

ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!

O ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal doO ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal docalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriocalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriono produto. Veja no caso exotérmicoexotérmicop j

AB – 5kJ A + BAB 5kJ A + B

AB A + B + 5kJAB A + B + 5kJ

AB AB ΔH 5kJAB AB ΔH=-5kJ

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