Termoquimica inicial

T í iT í iTermoquímicaTermoquímicaqq

Prof. Prof. MscMsc João NetoJoão Neto

HH2

O2

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


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

Cº8

cmQ

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

cmQ

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.


ç q

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

ΔH 0

A + B

ΔH<0

HPC + D HP



40 A + B40

ΔH 19

A + B

ΔH=-19

21 C + D 21



60 A + B60

ΔH 28

A + B

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

ΔH 0

A + B

ΔH<0

HPC + D HP



60 A + B60

ΔH 28

A + B

ΔH=-28

32 C + D 32



40 A + B40

ΔH 19

A + B

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

ΔH 0

C + D

ΔH<0

HRA + BHR



60 C + D60

ΔH 28

C + D

ΔH=+28

32 A + B32



40 C + D40

ΔH 19

C + D

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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