Termoquimica

851 visualizações

Publicada em

Aula 9 de quimica sobre Termoquímica. Turma preparatório ENEM. Prof Carlos Priante

Publicada em: Educação
0 comentários
2 gostaram
Estatísticas
Notas
  • Seja o primeiro a comentar

Sem downloads
Visualizações
Visualizações totais
851
No SlideShare
0
A partir de incorporações
0
Número de incorporações
4
Ações
Compartilhamentos
0
Downloads
44
Comentários
0
Gostaram
2
Incorporações 0
Nenhuma incorporação

Nenhuma nota no slide

Termoquimica

  1. 1. TERMOQUÍMICA Prof Carlos Priante AULA 9
  2. 2. •É o estudo da química que envolve o calor, absorvido ou liberado, quando há uma transformação na matéria. •Calor - energia que flui de um sistema (corpo) com temperatura mais alta para o outro com temperatura mais baixa. •O processo de medida dos calores de reação é denominado calorimetria. •O aparelho que mede a entalpia da reação é denominado calorímetro. TERMOQUÍMICA
  3. 3. •CALORIA é a quantidade de energia necessária para aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água. •JOULE é a quantidade de energia necessária para deslocar uma massa de 1kg, inicialmente em repouso, fazendo percurso de 1 metro em 1 segundo. 1 cal = 4,18 J 1 kcal = 1000 cal 1 kJ = 1000 J Unidade de Energia
  4. 4. A quantidade de calor pode ser calculada pela expressão: •Q- é a quantidade de calor, em joules ou calorias. • m- é a massa da substância que recebe ou cede calor, em gramas. • c- é o calor específico da substância que recebe ou cede o calor. • Δt- é a variação de temperatura, sofrida pela substância que recebe ou cede calor, em °C.
  5. 5. A quantidade de calor necessária para aquecer 1000g de uma substância “A” de calor específico sensível 0,25 cal/g.°C de 10°C até 60°C, sem que haja mudança de estado físico, é igual a: a) 1,25 kcal. b) 12,5 kcal. c) 125 kcal. d) 1250 kcal. e) 12500 kcal.
  6. 6. ENTALPIA (H) ENERGIA ACUMULADA POR UMA SUBSTÂNCIA SOB PRESSÃO CONSTANTE, PODEMOS DIZER QUE É O CONTÉUDO DE CALOR DA SUBSTÂNCIA. ENERGIA INTERNA ENERGIA ACUMULADA POR UMA SUBSTÂNCIA SOB VOLUME CONSTANTE.
  7. 7. 6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2 LUZ CLOROFILA Na fotossíntese ocorre absorção de calor C2H5OH + 3O2 →2CO2 + 3H2O Na combustão do etanol ocorre liberação de calor Energia nas Reações Químicas REAÇÃO EXOTÉRMICA REAÇÃO ENDOTÉRMICA.
  8. 8. 01) 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. EXOTÉRMICA EXOTÉRMICA ENDOTÉRMICA
  9. 9. EQUAÇÃO TERMOQUÍMICA •É a representação de uma reação química em que está especificado: * o estado físico de todas as substâncias. * o balanceamento da equação. * a variação de calor da reação ( ∆H ). * as condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum) * variedade alotrópica quando existir.
  10. 10. REAÇÃO EXOTÉRMICA 2 C(s) + 3 H2(g) → C2H6(g) ∆ H= – 20,2 kcal 2 C(s) + 3 H2(g) → C2H6(g) + 20,2 kcal REAÇÃO ENDOTÉRMICA Fe3O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O2(g) H= + 267,0 kcal Fe3O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O2(g) −267,0 kcal ∆
  11. 11. REAÇÃO EXOTÉRMICA 2 C(s) + 3 H2(g) → C2H6(g) ∆ H = – 20,2 kcal 2 C(s) + 3 H2(g) → C2H6(g) + 20,2 kcal REAÇÃO ENDOTÉRMICA Fe3O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O2(g) H = + 267,0 kcal Fe3O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O2(g) − 267,0 kcal ∆ OBSERVE OS SINAIS OBSERVE OS SINAIS
  12. 12. CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA A + B → C + D  HR HP HP ⇒ ENTALPIA PRODUTO HR ⇒ ENTALPIA REAGENTE ∆H ⇒ VARIAÇÃO DE ENTALPIA ∆H = H(produtos) - H(reagentes)
  13. 13. A + B → C + D + CALOR REAÇÃO EXOTÉRMICA A + B + CALOR → C + D REAÇÃO ENDOTÉRMICA   HR HR HP HP  
  14. 14. HR HP A + B → C + D + HR HP>ENTÃO HR HP= + REAÇÃO EXOTÉRMICA O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO CAMINHO DA REAÇÃO
  15. 15. HP HR A + B + → C + D Hp Hr>ENTÃO HrHp = + REAÇÃO ENDOTÉRMICA O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO CAMINHO DA REAÇÃO
  16. 16. ∆H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) Se HR < HP ∆H > 0 Se HR > HP ∆H < 0 REAÇÃO ENDOTÉRMICA REAÇÃO EXOTÉRMICA
  17. 17. Observe a reação de formação (síntese ) de um mol de água, a 25ºC e 1 atm de pressão. H2(g) + 1/2O2(g) → H2O(g) Cálculo da entalpia de formação: ∆H = H(produtos) - H(reagentes)
  18. 18. ∆H = H(produtos) – H(reagentes) H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l ) ∆H = ? ∆H = HºH2O(l) – (Hº H2(g) + 1/2 Hº O2(g)) Hº H2(g )= Hº O2(g) = zero ∆H = HºH2O(l) HºH2O(l)= – 68,4kcal/mol COMO e ENTÃO ∆H = – 68,4kcal/mol
  19. 19. 01) Sendo o ∆H de formação do óxido de ferro (II) igual a – 64,04 kcal/mol e o ∆H de formação do óxido de ferro (III) igual a – 196,5 kcal/mol, o ∆H da reação abaixo será: 2 FeO + 1/2 O2  Fe2O3 a) – 68,4 kcal/mol. b) + 68,4 kcal/mol. c) – 132,5 kcal/mol. d) + 132,5 kcal/mol. e) – 260,5 kcal/mol ΔH = H final – H inicial ΔH = [ 1 x (– 196,5) ] – [2 x (– 64,04)] ΔH = (– 196,5) – (– 128,04) ΔH = – 196,5 + 128,04 ΔH = – 68,42 kcal
  20. 20. CÁLCULOS DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA LEI DE HESS A entalpia de uma reação depende apenas dos estados iniciais e finais da reação, não depende dos estados intermediários, ou seja a reação é a mesma para uma ou mais etapas. Ex. 1 - Cálculo da entalpia da reação de formação do gás carbônico: C(grafite)+ O2(g) → CO2(g) ∆H = ? kcal/mol
  21. 21. OBSERVE AS EQUAÇÕES: C(grafite)+ 1/2O2(g) → CO(g) ∆H = – 26,4kcal/mol CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ∆H = – 67,6kcal/mol
  22. 22. EFETUAMOS A SOMA ALGÉBRICA DAS MESMAS. 1ª etapa: C(grafite)+ 1/2O2(g) → CO(g) ∆H1 = – 26,4kcal/mol 2ª etapa: CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ∆H2 = – 67,6kcal/mol ∆H = – 94,0kcal/mol CONCLUINDO ∆H = ∆H1 + ∆H2 ∆H = – 94,0kcal/mol Note que os termos semelhantes em membros opostos se anulam. Etapa final: C(grafite)+ O2(g) → CO2(g)
  23. 23. Ex 2 - Dadas as equações: C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/mol H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/mol C(grafite)+ 2H2(g) → CH4(g) ∆H3 = – 17,9kcal/mol Calcular a entalpia da reação: CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l)
  24. 24. Resolução: As equações dadas deverão ser arrumadas de tal modo que a sua soma resulte na equação-problema. C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/mol H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/mol C(grafite)+ 2H2(g) → CH4(g) ∆H3 = – 17,9kcal/mol Equação-problema: CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) I) II) III) Agora vamos identificá-las com algarismos romanos.
  25. 25. Agora, invertemos a equação III de modo a obter o metano ( CH4 ) como reagente. CH4(g) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9kcal/mol Observe a inversão de sinal do ∆H3 Devemos manter a equação I pois dessa forma obteremos gás carbônico como produto. C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/mol 2(H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/mol) Multiplicar por 2 a equação II para que os coeficientes fiquem ajustados. 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H2 = – 136,8 kcal/mol O ∆H2 também é multiplicado
  26. 26. Finalmente aplica-se a soma algébrica das equações, inclusive das variações de entalpia. CH4(g) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9 kcal/mol C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0 kcal/mol 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H2 = – 136,8 kcal/mol _____________________________________________________________
  27. 27. CH4(g) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9 kcal/mol C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0 kcal/mol 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H2 = – 136,8 kcal/mol _____________________________________________________________ CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(l) ∆H = – 212,9 kcal/mol Observe os cortes: ∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
  28. 28. Ex 3
  29. 29. Resolução:
  30. 30. A variação de entalpia de uma reação pode ser calculada, conhecendo-se apenas as entalpias de formação dos seus reagentes e produtos. ∆H = ∑∆H(produtos) – ∑∆H(reagentes)
  31. 31. C3H8(g) + 5O2(g) → 3CO2(g) + 4H2O(g) ∆H = ? – kcal/mol Consultando a tabela de calores de formação: SUBSTÂNCIAS C3H8(g) CO2(g) H2O(g) O2(g) ∆Η -24,8kcal/mol -94,1kcal/mol -57,8kcal/mol zero Observe a equação:
  32. 32. ∆H = ∑∆H(produtos) – ∑∆H(reagentes) ∆H = [ 3(-94,1) + 4(-57,8)] - (-24,8 + zero) ∆H = [3∆HCO2(g)+ 4∆HH2O(g) ] - (∆HC3H8(g)+5∆HO2(g) ) ∆H = - 488,7 kcal/mol
  33. 33. ENERGIA DE LIGAÇÃO É A ENERGIA NECESSÁRIA PARA ROMPER UM MOL DE LIGAÇÃO DE UMA SUBSTÂNCIA NO ESTADO GASOSO. EX. Para romper um de ligação H – O são necessárias 110kcal. Para romper um de ligação H – C são necessárias 100kcal. Para romper um de ligação O = O são necessárias 118kcal. .* esses valores são tabelados
  34. 34. Para romper um mol de água no estado gasoso, teremos: H2O(l) → 2H(g) + O(g) ∆H = ? kcal/mol O H H 110Kcal110kcal H2O(l) → 2H(g) + O(g) ∆H = 220 kcal/mol
  35. 35. SUBSTÂNCIA Hº (kcal/mol) SUBSTÂNCIA Hº (kcal/mol) H2O(v) -57,8 NH3(g) -11,0 H2O(l) -68,4 HF(g) -64,2 H2O(s) -69,8 HCl(g) -22,1 CO(g) -26,4 HBr(g) -8,7 CO2(g) -94,1 HI(g) -6,2 CH4(g) -17,9 HNO3(l) -41,5 H3COH(l) -57,0 C12H22O11(s) -531,5 C2H5OH(l) -66,4 NaCl(s) -98,5
  36. 36. Não esquenta a cabeça !!! Fisico-Químicaaaaa
  37. 37. Dadas as seguintes equações termoquímicas: 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(ℓ) ∆H = -571,5 kJ N2O5(g) + H2O(ℓ) → 2 HNO3(ℓ) ∆H = -76,6 kJ ½ N2(g) + 3/2 O2(g) + ½ H2(g) → HNO3(ℓ) ∆H = -174,1 kJ Baseado nessas equações, determine a alternativa correta a respeito da formação de 2 mols de N2O5(g) a partir de 2 mols de N2(g) e 5 mols de O2(g): a) libera 28,3 kJ b) absorve 28,3 kJ. c) libera 822,2 kJ. d) absorve 822,2 kJ. DESAFIO
  38. 38. Queremos descobrir o calor que foi liberado ou absorvido (variação de entalpia) na seguinte equação: 2 N2(g) + 5 O2(g) → 2 N2O5(g) ∆H = ? Para resolver essa questão aplicando a Lei de Hess, temos que inverter a primeira e a segunda equação, multiplicar a segunda equação por 2 e multiplicar a terceira equação por 4: 2 H2O(ℓ) → 2 H2(g) + O2(g) ∆H = +571,5 kJ 4 HNO3(ℓ) → 2 N2O5(g) + 2 H2O(ℓ) ∆H = +153,2 kJ 2 N2(g) + 6 O2(g) + 2 H2(g) → 4 HNO3(ℓ) ∆H = -696,4 kJ 2 N2(g) + 5 O2(g) → 2 N2O5(g) ∆H = + 28,3 kJ O sinal positivo indica que houve absorção de energia na forma de calor. Alternativa “b”.

×