TermoquímicaTermoquímica

FTCFTCQuímica GeralQuímica Geral

Paulo Sérgio M. MascarenhasPaulo Sérgio M. Mascarenhas

TermoquímicaTermoquímicaO calor é um tipo de energia térmica O calor é um tipo de energia térmica

presente em todas as transformações, presente em todas as transformações, naturais ou não. A termoquímica estuda naturais ou não. A termoquímica estuda as relações entre o calor e as as relações entre o calor e as transformações físico-químicas.transformações físico-químicas.

O calor associado a estas transformações O calor associado a estas transformações pode ser indicado por variações de pode ser indicado por variações de entalpia (entalpia (ΔΔH). A entalpia (H) corresponde H). A entalpia (H) corresponde à energia global do sistema.à energia global do sistema.

TermoquímicaTermoquímicaUnidades de energia:Unidades de energia:

Pode-se utilizar a caloria (cal) para expressar Pode-se utilizar a caloria (cal) para expressar o valor energético envolvido numa reação:o valor energético envolvido numa reação:

1 quilocaloria (kcal = 1000 cal) equivale à 1 quilocaloria (kcal = 1000 cal) equivale à quantidade de calor necessária para elevar a quantidade de calor necessária para elevar a temperatura de 1 kg de água em 1 grau temperatura de 1 kg de água em 1 grau Celsius (15˚C-16 ˚C).Celsius (15˚C-16 ˚C).

Em engenharia utiliza-se o joule (J) em que 1 Em engenharia utiliza-se o joule (J) em que 1 kcal equivale a 4,184 kJ.kcal equivale a 4,184 kJ.

Equação TermoquímicaEquação Termoquímica Observe a equação A abaixo:Observe a equação A abaixo:

HH2 (g)2 (g) + ½ O + ½ O2 (g)2 (g) → H→ H22O O (l)(l)

entalpia dos reagentes entalpia dos produtosentalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HPHR HP Supondo que os valores das entalpias correspondentes são:Supondo que os valores das entalpias correspondentes são:

HR = 300 JHR = 300 J HP = 100 JHP = 100 JΔΔH = HP – HR = 100 – 300 = - 200 JH = HP – HR = 100 – 300 = - 200 J

ΔΔH = - 200 JH = - 200 J

Equação TermoquímicaEquação Termoquímica Observe a equação B abaixo:Observe a equação B abaixo:

2 NH2 NH3 (g)3 (g) → H→ H22 (g)(g) + N + N2 (g)2 (g)

entalpia dos reagentes entalpia dos produtosentalpia dos reagentes entalpia dos produtos HR HPHR HP Supondo que os valores das entalpias correspondentes são:Supondo que os valores das entalpias correspondentes são:

HR = 400 JHR = 400 J HP = 492 JHP = 492 JΔΔH = HP – HR = 492 – 400 = + 92 JH = HP – HR = 492 – 400 = + 92 J

ΔΔH = + 92 JH = + 92 J

TermoquímicaTermoquímica Dessa forma, nos processos termoquímicos Dessa forma, nos processos termoquímicos

pode-se observar duas situações:pode-se observar duas situações:

HR < HP HR < HP → → ΔΔH adquire sinal positivoH adquire sinal positivoProcesso ENDOTÉRMICOProcesso ENDOTÉRMICOABSORVE ENERGIAABSORVE ENERGIA

HR > HP HR > HP → → ΔΔH adquire sinal negativoH adquire sinal negativoProcesso EXOTÉRMICOProcesso EXOTÉRMICOLIBERA ENERGIALIBERA ENERGIA

TermoquímicaTermoquímicaAs equações A e B podem ser As equações A e B podem ser

representados graficamente:representados graficamente:Equação A:Equação A:

H (J)

Caminho da reação

HR = 300 JHH22 (g) + ½ O (g) + ½ O22 (g) (g)

HP = 100 JHH22O (l)O (l)

ΔΔH = - 200 JH = - 200 J

Reação exotérmica

Liberação de energia

TermoquímicaTermoquímicaEquação B:Equação B:

H (J)

Caminho da reação

Hr = 400 J2 NH2 NH33 (g) (g)

HP = 492 JHH2 2 (g) + N(g) + N22 (g) (g)

ΔΔH = + 92 JH = + 92 J

Reação endotérmica

Absorção de energia

Fatores que podem influenciar a Fatores que podem influenciar a entalpia de uma reação:entalpia de uma reação:

Estado físico das substâncias Estado físico das substâncias participantes;participantes;

Estado alotrópico das substâncias Estado alotrópico das substâncias participantes;participantes;

Temperatura;Temperatura;Concentração dos reagentes.Concentração dos reagentes.

Energia de ligaçãoEnergia de ligaçãoO rompimento da ligação química entre O rompimento da ligação química entre

dois átomos constitui um processo dois átomos constitui um processo endotérmico (absorção de energia).endotérmico (absorção de energia).

A formação de uma ligação química entre A formação de uma ligação química entre dois átomos constitui um processo dois átomos constitui um processo exotérmico (libera energia).exotérmico (libera energia).

Energia de ligaçãoEnergia de ligação Tipo de LigaçãoTipo de Ligação energia (kJ/mol)energia (kJ/mol)

C – CC – C 350350C = CC = C 612612C – HC – H 415415C – OC – O 360360C = OC = O 804804O – HO – H 464464O = OO = O 498498N N ≡ N≡ N 945945

Obs.: 1 caloria = 4,18 JoulesObs.: 1 caloria = 4,18 Joules

Lei de HessLei de HessSe uma transformação puder ser realizada Se uma transformação puder ser realizada

por vários caminhos, constituídos por por vários caminhos, constituídos por diferentes números de etapas, diferentes números de etapas, endotérmicas e/ou exotérmicas, o valor do endotérmicas e/ou exotérmicas, o valor do ΔΔH global do processo:H global do processo:Não depende do número de etapas;Não depende do número de etapas;Não depende do tipo de cada etapa;Não depende do tipo de cada etapa;Só depende dos estados inicial e final;Só depende dos estados inicial e final;ΔΔH H globalglobal = = ΔΔHH11 + + ΔΔHH22 + ... + + ... + ΔΔHHnn

Lei de HessLei de Hess Explicando melhor:Explicando melhor: Suponha que a transformação da substância A Suponha que a transformação da substância A

na substância E se dê em quatro etapas:na substância E se dê em quatro etapas:

Etapa 1: A → B Etapa 1: A → B ΔΔHH11 (endotérmico) = + 40 cal (endotérmico) = + 40 cal Etapa 2: B → C Etapa 2: B → C ΔΔHH22 (endotérmico) = + 15 cal (endotérmico) = + 15 cal Etapa 3: C → D Etapa 3: C → D ΔΔHH33 (exotérmico) = - 60 cal (exotérmico) = - 60 cal Etapa 4: D → E Etapa 4: D → E ΔΔHH44 (endotérmico) = + 70 cal (endotérmico) = + 70 cal

ΔΔHHglobalglobal = = ΔΔHH11 + + ΔΔHH22 + + ΔΔHH33 + + ΔΔHH44 = +65 cal = +65 cal

Lei de HessLei de HessH (cal)

Caminho da reação

HR

HP1

ΔH1

HP2

ΔH2

HP3

HP4

ΔH3

ΔH4 ΔHG

A

B

C

D

E