Aula didática

Seminários em Química II (QUI2047)

Professor : Carlos Augusto Cabral Kramer

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TERMOQUÍMICACalorimetria| Entalpia Padrão de reação

O QUE VAMOS APRENDER NESTA AULA?

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•A definição de Termoquímica

•Calorimetria;

•Capacidade calorífica a pressão e volume

constante;

•Relação matemática entre as capacidades

caloríficas;

•Entalpia Padrão de Reação

A TERMOQUÍMICA

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Ramo da Termodinâmica que estuda as variações de energia em Reações químicas

As reações são:

Endotérmicas ou exotérmicas

Uso da calorimetria para medições

As reações de combustão são

tipicamente exotérmicas, isto é,

liberam calor

A água fervendo é um bom exemplo de um processo endotérmico

ΔH < 0 ΔH > 0

CALORIMETRIA

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Capacidade calorífica (C): Quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de um mol de uma substância a 1°C ou 1K.

Q = n.C. ΔTEquação chave da calorimetria

Onde Q = Calorn = Número de molsC = Capacidade caloríficaΔT = Variação de temperatura

O Ferro e o gelo são materiais bastante distintos, e respondem de forma diferente ao calor fornecido

Nota: C depende da temperatura da substância

CALORIMETRIA

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Ao contrário da entalpia, entropia e energia interna o calor não é uma função de estado, assim as variações que ocorrem dependem do caminho seguido

Dois principais caminhos numa troca térmica são estudados

1º Caminho: Com número de mols e volume constante

2º Caminho: Com número de mols e pressão constante

Primeira lei: dU = Q - PdV

Cv = ( )n,v Cp = ( )n,p

Capacidade calorífica a volume constante

Capacidade calorífica a pressçãoconstante constante

Q = n.C. ΔT

+

Primeira lei: dU = Q - PdV

Q = n.C. ΔT

H = U + PV

CALORIMETRIA

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Valores tabelados para Cv e Cp

Resolvendo com o professor

01– Em um condensador de ar condicionado que trabalha a com um volume constante de gás sob variadas pressões, um fabricante estuda dois materiais para este condensador - Ouro e cobre, após a pressurização do gás refrigerador, ambos sofreram uma variação de temperatura de 50K, qual foi a variação de energia interna de cada material por mol?

R: Au = 1238,6 KJ/mol Cu = 1255,6 KJ/mol

Cp = Cv + nR

CALORIMETRIA

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A diferença entre Cp e Cv (A relação matemática entre elas)

H = U + PV

= +

Cp = Cv +

Cp = Cv +

ENTALPIA PADRÃO DE REAÇÃO

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Variações registradas em processos em condições padrões, simbolizadas por ΔH°

Um bom exemplo é a variação de entalpia reacional em os produtos e reagentes estão nas condições padrão

Uma substância está no estado padrão quando:

1º Está na sua forma pura (independente do estado físico);

2º Sob pressão de 1bar (~ 0,986923 atm)

NOTA: A temperatura não é um critério para o estado padrão, mas a temperatura adotada

para registros termodinâmicos é 298,15K (~ 25,00°C)

Cgrafite + O2(g) CO2(g) ΔH°298 = -393,51KJ/mol

ENTALPIA PADRÃO DE REAÇÃO

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A variação da entalpia padrão de reação é calculada seguindo a equação:

ΔrH° = ∑ vHf°m(Produto) - ∑ vHf°m(Reagente)

ΔrH° = Variação da entalpia padrão de reação∑ = Somatório matemáticoV = Coeficiente estequimétricoH°m = Entalpia de formação molar

Exemplo:

2A + B 3C

ΔrH° = (3Hf°mC) – (2Hf°mA + Hf°mB)

ENTALPIA PADRÃO DE REAÇÃO

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A entalpia de formação é tabelada e a única forma de obtê-la é através da variação energética de reações químicas

Como o calculo da entropia (H°) é muito complexo, convencionou que assubstâncias simples em sua forma mais estável (logo a mais abundante) possuientalpia de formação igual a zero, assim é possível obter a entalpia de formaçãode substâncias complexas

ENTALPIA PADRÃO DE REAÇÃO

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02 - Consultando a tabela mostrada no slide anterior, quala variação de entropia padrão na reação entre o ácidoclorídrico gasoso (HCl(g)) e amônia (NH3(g)) na obtençãoobtenção do cloreto de amônio (NH4Cl(s) ) no seu estadosólido? Supondo que essa reação ocorra em um balãoreacional, ao fim da processo o vidro aquecerá ou não?

Resolvendo com o professor

Dado: ΔfH°m = -315 KJ/mol R: -176,8 KJ/mol

A entropia é uma função de estado, isto é, independe do caminho reacional

Leis de Hess

Ciclo de Haber-Born

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REFERÊNCIAS

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ATKINS, P.W. (Peter William), 1940 – Físico-Química: Volume 1 / Peter Atkins, Julio de Paula,RJ: LTC, 2014

MAHAN, B.M. Química: Um curso universitário,SP: Blucher, 1995

TIPLER, P.A, 1933. Física para cientistas eengenheiros, volume 1: Mecânica oscilações,ondas e termodinâmica. RJ: LTC, 2013