Resumo 2º
TERMOQUÍMICA
As transformações sofridas pela matéria são, quase sempre, acompanhadas por absorção ou liberação de energia. Esta energia é estudada por um seguimento da química denominado de TERMOQUÍMICA.
As reações químicas, quanto ao calor envolvido, podem ser classificadas em:
ENDOTÉRMICAS
São aquelas reações que ocorrem absorvendo calor externo.
EXOTÉRMICAS
São aquelas reações que ocorrem liberando calor para o meio ambiente.
As transformações físicas e as reações químicas quase sempre estão envolvidas em perda ou ganho de calor. O calor é uma das formas de energia mais comum que se conhece.
A termoquímica é uma parte da Química que faz o estudo das quantidades de calor liberadas ou absorvidas durante as reações químicas.
A maioria das reações químicas envolve perda ou ganho de calor (energia).
Veja na tabela abaixo os tipos de reações com perda ou ganho de calor.
Essa energia que vem das reações químicas é decorrente do rearranjo das ligações químicas dos reagentes, transformando-se em produtos. Essa energia armazenada é a ENTALPIA (H). É a energia que vem de dentro da molécula.
Nas reações químicas, não é necessário calcular a entalpia. Devemos calcular, geralmente, a variação de entalpia (ΔH). A variação de entalpia é a diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes.
Unidade de calor
Tipos de reações
As reações químicas podem ser de dois tipos:
-ENDOTÉRMICA: absorvem calor (+)
- EXOTÉRMICA: liberam calor (-)
Estudaremos a seguir cada uma delas.
Reação endotérmica
É uma reação química cuja energia total (entalpia) dos seus produtos é maior que a de seus reagentes.
Isso significa que ela absorve energia, na forma de calor.
Observe o exemplo a seguir, onde calculamos a variação de entalpia de uma reação.
Se o valor for positivo (+) a reação é endotérmica, ou seja, ela absorveu energia para acontecer.
Reação exotérmica
É uma reação química cuja energia total (entalpia) dos seus produtos é menor que a de seus reagentes.
Isso significa que ela libera energia, na forma de calor.
Observe o exemplo a seguir, onde calculamos a variação de entalpia de uma reação.
Se o valor for negativo (-), a reação é exotérmica, ou seja, ela perdeu energia para acontecer.
Entalpia
Conforme aprendemos, a entalpia (H) é a quantidade de energia que se encontra nas substâncias e que pode ser alterada através das reações químicas. A partir de agora, estudaremos alguns tipos de entalpia.
Tipos de entalpias
Através de algumas reações, é possível calcular o valor da variação de entalpia.
- Entalpia de formação
- Entalpia de combustão
- Entalpia de ligação
- Entalpia de neutralização
- Entalpia de dissolução
Entalpia de formação ou calor de reação
A entalpia de formação é a energia da reação quando forma 1 mol de substância, a partir das substâncias químicas (elemento no seu estado padrão).
Estado padrão: é a forma mais estável de uma substância a 25°C e a 1atm de pressão. São as substâncias simples.
As substâncias que participam da reação de formação devem ser simples e devem informar o estado físico. Sua variação de entalpia de formação padrão é zero.
Exemplo de substância simples:
C(grafite), O2(g), N2(g), H2(g), Na(s), S(s).
Exemplo de reação de formação:
Isto quer dizer que, para formar 1 mol de NH3, a reação produz 11 kcal de energia.
Este cálculo pode ser feito utilizando a fórmula da variação de entalpia e alguns dados tabelados.
Entalpia de combustão
É sempre uma reação exotérmica.
É o calor liberado na reação de combustão de 1 mol de uma substância em presença de gás oxigênio O2(g).
Combustão completa: mais quantidade de oxigênio. Forma gás carbônico e água.
Combustão incompleta: menos quantidade de oxigênio. Produz menos quantidade de energia. Forma mais resíduos como monóxido de carbono (CO) e água (H2O).
Entalpia de ligação
Durante as reações químicas, as ligações químicas dos reagentes e produtos são alteradas.
Podemos calcular a ΔH pela análise desses novos rearranjos.
A entalpia de ligação é a variação de entalpia verificada na quebra de 1mol de uma determinada ligação química, considerando que todas as substâncias estejam no estado gasoso, a 25° C e 1atm.
Reagentes = sempre são quebradas as ligações = ENDOTÉRMICA (+)
Produtos = sempre são formadas as ligações = EXOTÉRMICA (-)
Exemplo:
A ΔH do processo é a soma desses calores. Calcula-se utilizando dados tabelados.
ATIVIDADE DE AVERIGUAÇÃO DE APRENDIZAGEM
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1- Numa reação exotérmica, há [1] de calor, a entalpia final (produtos) é [2] que a entalpia inicial (reagentes) e a variação de entalpia é [3] que zero. Completa-se corretamente essa frase substituindo-se [1], [2] e [3], respectivamente, por:
a) liberação, maior, maior.
b) absorção , maior, menor.
c) liberação, menor, menor.
d) absorção, menor, maior.
e) liberação, maior, menor.
2- Numa reação endotérmica, há [1] de calor, a entalpia final (produtos) é [2] que a entalpia inicial (reagentes) e a variação de entalpia é [3] que zero. Completa-se corretamente essa frase substituindo-se [1], [2] e [3], respectivamente, por:
a) liberação, maior, maior.
b) absorção, maior, menor.
c) absorção, maior, maior.
d) absorção, menor, maior.
e) liberação, maior, menor.
3- No processo exotérmico, o calor é cedida ao meio ambiente, enquanto no processo endotérmico o calor é absorvido do ambiente. Quando um atleta sofre uma contusão, é necessário resfriar, imediatamente, o local com emprego de éter; quando o gelo é exposto à temperatura ambiente, liquefaz-se. A evaporação do éter e a fusão do gelo são, respectivamente, processos:
a) endotérmico e endotérmico.
b) exotérmico e exotérmico.
c) endotérmico e exotérmico.
d) exotérmico e endotérmico.
e) isotérmico e endotérmico.
4- Em relação aos aspectos energéticos envolvidos nas transformações químicas, pode-se afirmar:
a) a queima da parafina de uma vela exemplifica um processo endotérmico.
b) a vaporização da água de uma piscina pela ação da luz solar exemplifica um processo endotérmico.
c) a combustão do álcool hidratado em motores de automóveis exemplifica um processo endotérmico.
d) a formação de um iceberg a partir da água do mar exemplifica um processo endotérmico.
e) o valor de ΔH de uma transformação depende exclusivamente do estado físico dos reagentes.
5- Ao se sair molhado em local aberto, mesmo em dias quentes, sente-se uma sensação de frio. Esse fenômeno está relacionado com a evaporação da água que, no caso, está em contato com o corpo humano. O que explica essa sensação de frio?
a) A evaporação da água é um processo endotérmico e cede calor ao corpo.
b) A evaporação da água é um processo endotérmico e retira calor do corpo.
c) A evaporação da água é um processo exotérmico e cede calor ao corpo.
d) A evaporação da água é um processo exotérmico e retira calor do corpo.
e) Nem uma das alternativas.
6- Uma transformação química será exotérmica quando a quantidade de energia__________ na ___________ das ligações entre os átomos dos reagentes for menor do que a quantidade de energia ________ na ________ das ligações entre os átomos dos produtos. Assinale a alternativa que completa, correta e respectivamente, as lacunas do texto.
a) absorvida ... formação ... absorvida ... ruptura
b) liberada ... ruptura ... absorvida ... formação
c) liberada ... ruptura ... liberada ... formação
d) absorvida ... ruptura ... liberada ... formação.
e) absorvida ... ruptura ... absorvida ... formação.
7- Considere as seguintes transformações que ocorrem em uma vela acesa:
I. Solidificação da parafina que escorre da vela.
II. Queima da parafina.
III. Vaporização da parafina.
Dessas transformações, APENAS:
a) I é endotérmica.
b) II é endotérmica.
c) III é endotérmica.
d) I e II são endotérmicas.
e) II e III são endotérmicas.
8- Ao se dissolver uma determinada quantidade de cloreto de amônio em água a 25°C, obteve-se uma solução cuja temperatura foi de 15°C. A transformação descrita caracteriza um processo do tipo:
a) atérmico.
b) adiabático.
c) isotérmico.
d) exotérmico.
e) endotérmico.
9- Em um texto, a seguinte frase é encontrada: “Quando a água sofre fusão, ocorre uma reação química exotérmica”. Na frase há:
a) apenas um erro, porque a água não funde.
b) apenas um erro, porque a reação é endotérmica.
c) apenas um erro, porque não se trata de uma reação química, mas de processo químico.
d) dois erros, porque não se trata de reação química nem o processo químico é exotérmico.
e) três erros, porque a água não se funde, não ocorre reação química e o processo físico é endotérmico.
10- Reação exotérmica é aquela na qual:
1 - há liberação de calor.
2 - há diminuição de energia.
3 - a entalpia dos reagentes é maior que a dos produtos.
4 - a variação de entalpia é negativa.
Estão corretos os seguintes complementos:
a) somente 1. b) somente 2 e 4. c) somente 1 e 3. d) somente 1 e 4. e) 1, 2, 3 e 4.