Termoquímica.

Professor: Nelson Souza

Colégio Tiradentes da Polícia Militar de Minas Gerais - Barbacena

Termoquímica

Estuda a energia associada às reações químicas ou

mudança de estado de agregação.

Termoquímica

Unidades de Energia.

1) Caloria (cal).Uma caloria é a quantidade de energia ou calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1oC.

Unidade utilizada principalmente para quantificar a quantidade de energia em alimentos.

1Kcal = 1000cal

Termoquímica

Unidades de Energia.

2) Joule (J).Um joule compreende a quantidade de energia correspondentea aplicação de uma força de um newton durante um percurso deum metro.

Relações:

1cal = 4,17J

Termoquímica

Exemplo:

1) 1000 calorias correspondem a quanto, respectivamente, em quilo

calorias, joules e quilo joules?

2) Certo fabricante de leite em pó desnatado, quando fornece as

características nutricionais do produto, indica que cada 200 mL de leite,

preparado segundo suas instruções, corresponde a 72 kcal. Com base

nessa informação e nos conhecimentos sobre termoquímica, pode-se

concluir:

a) Em cada 200 mL de leite, 72 mL são de energia.

b) O organismo consome 72 kcal para digerir 200 mL de leite.

c) A absorção do leite, pelo organismo, é uma reação endotérmica.

d) Cada 100 mL de leite consumido libera 36 kcal.

e) Um litro de leite desnatado contém 14,5 kcal.

Termoquímica

Exemplo:

3) A análise do conteúdo calórico de um sorvete demonstra que ele

contém, aproximadamente, 5% de proteínas, 22% de carboidratos e de 13%

de gorduras. A massa restante pode ser considerada como água. A tabela

abaixo apresenta dados de calor da combustão para esses três nutrientes.

Se o valor energético diário recomendável para uma criança é de 8400 kJ,

qual o número de bolas de sorvete de 100 g necessários para suprir essa

demanda?

Termoquímica Exemplo:

4) De acordo com uma reportagem da revista Superinteressante (out. 2009), certos

alimentos podem ter menos calorias do que se imagina. Isto ocorre devido ao organismo

não conseguir absorver toda a energia contida na comida, pois gasta parte dessa

energia para fazer a digestão da própria comida. Este estudo proporcionou um novométodo de contar as calorias dos alimentos. A tabela abaixo apresenta a quantidade de

calorias de alguns alimentos, calculadas pelo método tradicional e pelo método novo, e

também a redução percentual dessa quantidade quando o novo método é utilizado. De

acordo com essas informações, em uma refeição contendo 1 conha de feijão, 4 colheres

de sopa de arroz branco, 2,5 colheres de sopa de batatas fritas e 64 g de contrafilé

grelhado, qual a redução na quantidade de calorias calculadas pelo novo método, em

relação ao método tradicional?

Termoquímica Exemplo:

5) Os alimentos, além de nos fornecerem as substâncias constituintes do organismo, são

também fontes de energia necessária para nossas atividades. Podemos comparar o

balanço energético de um indivíduo após um dia de atividades da mesma forma que

comparamos os estados final e inicial de qualquer processo químico. O gasto total deenergia (em kJ) por um indivíduo pode ser considerado como a soma de três usos

corporais de energia:

1 - Gasto metabólico de repouso (4,2 kJ/kg por hora)

2 - Gasto energético para digestão e absorção dos alimentos, correspondente a 10% da

energia dos alimentos ingeridos.

3 - Atividade física, que para uma atividade moderada representa 40% do gasto

metabólico de repouso.

A) Qual seria o gasto energético total de um indivíduo com massa corporal de 60 kg,

com atividade moderada e que ingere o equivalente a 7600 kJ por dia?

B) Considerando-se que 450 g de massa corporal correspondem a aproximadamente

15000 kJ, qual é o ganho (ou perda) deste indivíduo por dia, em gramas?

Termoquímica

Energia envolvida nas reações químicas.

As reações químicas podem ser classificadas em:

Sistema = Reação química

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas.

Aquelas que liberam energia na forma de calor.

A + B → C + D + CALOR

Entalpia dos

reagentes.

Entalpia dos

produtos.

Entalpia = representa energia a pressão constante.

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas.

Lei da conservação: energia do produto é igual a energia

dos reagentes.

A + B → C + D + CALOR

Entalpia dos

reagentes.

Entalpia dos

produtos.

Hreagente > Hproduto ∆H= Hproduto – Hreagente < 0

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas.

Lei da conservação: energia do produto é igual a energia dos

reagentes.

A + B → C + D + CALOR

Entalpia dos reagentes.

Entalpia dos produtos.

Hreagente > Hproduto

∆H= Hproduto – Hreagente < 0

A + B → C + D ∆H = -X cal/mol ∆H negativo

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas.

Exemplo: Combustão do gás hidrogênio.

H2 + 1/2O2 → H2O ∆H= -68,3kcal/mol de H2

ou

H2 + 1/2O2 → H2O + 68,3kcal

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas – Representação Gráfica:

Reagente

Produto

Termoquímica

Reações químicas exotérmicas – Representação Gráfica:

H2 + 1/2O2 → H2O ∆H= -68,3kcal/mol.

Exemplo: Combustão do gás hidrogênio.

Termoquímica

Reações químicas endotérmicas.

São aquelas reações que absorvem energia na forma de calor.

A + B + CALOR→ C + D

Entalpia dos

reagentes.

Entalpia dos

produtos.

Entalpia = representa energia a pressão constante.

Termoquímica Reações químicas endotérmicas.

Lei da conservação: energia do produto é igual a energia dos

reagentes.

A + B + CALOR→ C + D

Entalpia dos reagentes.

Entalpia dos produtos.

Hreagente < Hproduto

∆H= Hproduto – Hreagente > 0

A + B → C + D ∆H = X cal/mol ∆H positivo

Termoquímica

Reações químicas endotérmicas.

Exemplo: desidratação do sulfato de sódio decahidratado.

Na2SO4.10H2O → Na2SO4 + 10H2O ∆H= 19,6kcal/mol de Na2SO4.10H2O

ou

Na2SO4.10H2O + 19,6kcal → Na2SO4 + 10H2O

Termoquímica

Reações químicas endotérmicas – Representação Gráfica:

Termoquímica

Reações químicas endotérmicas – Representação Gráfica:

Exemplo: desidratação do sulfato de sódio decahidratado.

Na2SO4.10H2O → Na2SO4 + 10H2O ∆H= 19,6kcal/mol.

Na2SO4.10H2O

Na2SO4 + 10H2O

∆H= 19,6kcal/mol.

Termoquímica

Exercícios

1) Classifique as reações químicas abaixo em exotérmica ou endotérmica

e determine o valor da variação da entalpia.

a) 2 NH4NO3(s) - 411,2 kJ → 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(ℓ)

b) HgO(s) + 90 kJ → Hg(ℓ) + ½ O2(g)

c) 2 Na(s) + 2 H2O(ℓ) → 2 NaOH + H2(g) + 281,8 kJ

d) CO2(g) + H2(g) + 122,8 kJ → CO(g) + 6 H2O(g)

e) C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(ℓ) + 2,9 kJ

f) HCℓ(g) + H2O(ℓ) → HCℓ(aq) + 18 kcal

Termoquímica

Exercícios

2) Dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm.

a) Classifique-as em endotérmica ou exotérmica.

b) Qual você escolheria como fonte de energia é porque?

c) Reescreva as reações indicando o valor da energia na equação

química.

I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol

II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol

III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol

IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol

V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol

Termoquímica

Exercícios

2) Dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm.

a) Classifique-as em endotérmica ou exotérmica.

b) Qual você escolheria como fonte de energia é porque?

c) Reescreva as reações indicando o valor da energia na equação

química.

I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol

II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol

III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol

IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol

V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol

Termoquímica

Exercícios

3) Faça a representação gráfica das reações abaixo.

I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol

II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol

III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol

IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol

V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol

Termoquímica

Exercícios

4) Classifique o processo representado pelo diagrama em exotérmico

ou endotérmico e determine o valor da variação da entalpia.

Termoquímica

Estequiometria aplicada as equações termoquímicas.

Os valores da variação da entalpia são fornecido em condições padrões (25ºC e 1atm).

Exemplo: Sabendo que o valor da variação de entalpia da reação decombustão do álcool etílico é igual a – 1366kJ/mol, calcule a quantidadede calor liberada na combustão total de 210 gramas e 5 mol dessasubstância.

Mol Massa: Usar massa molar.

1C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O H = -1366kJ/mol

Termoquímica

Estequiometria aplicada as equações termoquímicas –

Exercícios.

1)Uma vela é feita de um material ao qual se pode atribuir a fórmula

genérica C20H42. Qual o calor liberado na combustão de 10,0 gramas dessa

vela, em condições padrão, sabendo que na sua combustão a entalpia

envolvida é correspondente a – 13,3 kJ/mol? Dado: massa molar do C=12;

H=1g/mol.

2) Considere a reação termoquímica de combustão do etanol líquido

(C2H5OH(l)):

C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) DH = - 330,0 kcal/mol

Qual o número de mol de etanol líquido que deve ser queimado para obter

561 kcal? Dado: massa molar do C=12; H=1; O=16g/mol.

Termoquímica

Estequiometria aplicada as equações termoquímicas –

Exercícios.

3) Tanto gás natural como óleo diesel são utilizados como combustíveis em

transportes urbanos. A combustão completa do gás natural e do óleo diesel

liberam, respectivamente, 900 kJ e 9000 kJ por mol. A queima desses

combustíveis contribui para o efeito estufa, pela produção de CO2 .

Sabendo que esses dois combustíveis correspondem a CH4 e C14H30, qual a

energia liberada por 250 gramas de cada um dos combustíveis. Dado:

massa molar do C=12 e H=1 g/mol.