Termoquimica1

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Termoquimica1

  1. 1. E M Í ICA T R OQUMA QUÍMICA E O ESTUDO DA ENERGIA. Prof. DANIELA MARTINS
  2. 2. pilhaOBSERVE OSFENÔMENOS
  3. 3. NELES,OCORREM TRANSFORMAÇÕES FÍSICAS E (OU) QUÍMICASENVOLVENDO VÁRIOS TIPOS DE ENERGIA, INCLUSIVE ENERGIA TÉRMICA.
  4. 4. CONCEITOS IMPORTANTES SISTEMA - tudo aquilo que se reserva do universo para estudo. ENERGIA - resultado do movimento existentes nas partículas da matéria.ENERGIA QUÍMICA - trabalho realizado por um sistema através de reações químicas.CALOR - energia que flui de um sistema com temperatura mais alta para o outro com temperatura mais baixa.TRABALHO - deslocamento de um corpo contra uma força que se opõe a esse deslocamento.
  5. 5. O PROCESSO DE MEDIDA DOS CALORES DE REAÇÃO É DENOMINADO CALORIMETRIA.O APARELHO QUE MEDE A ENTALPIA DA REAÇÃO É DENOMINADO CALORÍMETRO.
  6. 6. CALORIA é a quantidade de energia necessáriapara aumentar de 1ºC a temperatura de 1 g de água.JOULE é a quantidade de energia necessária paradeslocar 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
  7. 7. E E OSE R ÉICOS NA R A E QUM S F IT NE GT S E CÕ S Í ICA Na fotossíntese ocorre absorção de calor6CO 2 + 6H2O → LUZ CLOROFILA C6H12O6 + 6O2 GLICOSE Na combustão do etanol ocorre liberação de calorC 2H 5OH + 3O2 → 2CO 2 + 3H 2O ETANOL
  8. 8. A TERMOQUÍMICA ESTUDA AS MUDANÇASTÉRMICAS ENVOLVIDAS NAS REAÇÕES QUÍMICAS * Quando envolve liberação de calor, denomina-se REAÇÃO EXOTÉRMICA. * Quando envolve absorção de calor, denomina-se REAÇÃO ENDOTÉRMICA.
  9. 9. EQUAÇÃO TERMOQUÍMICAÉ a representação de uma reação química em queestáespecificado: * o estado físico de todas as substâncias. * o balanceamento da equação. * a variação de calor da reação ( ∆H ). * variedade alotrópica quando existir. * as condições físicas em que ocorre a reação, ou seja, temperatura e pressão. ( 25ºC e 1atm é o comum)Segue alguns exemplos...
  10. 10. REAÇÃO EXOTÉRMICA 2 C(s) + 3 H 2(g) → C2 H6(g) ∆ H= – 20,2 kcal 2 C(s) + 3 H 2(g) → C2 H6(g) + 20,2 kcalREAÇÃO ENDOTÉRMICA Fe3 O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O 2(g) ∆ H= + 267,0 kcal Fe3 O4(s) → 3 Fe(s) + 2 O 2(g) −267,0 kcal
  11. 11. CÁLCULO DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA  A + B HR →  C + D HP HP ⇒ ENTALPIA PRODUTO HR ⇒ ENTALPIA REAGENTE ∆H ⇒ VARIAÇÃO DE ENTALPIA
  12. 12. Não esqueça: HP ⇒ ENTALPIA PRODUTO HR ⇒ ENTALPIA REAGENTE ∆H ⇒ VARIAÇÃO DE ENTALPIA
  13. 13. REAÇÃO EXOTÉRMICAA + B → C + D + HR = HP + ENTÃO HR > HP HR O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO HP CAMINHO DA REAÇÃO
  14. 14. REAÇÃO EXOTÉRMICAA + B → C + D + CALOR REAÇÃO ENDOTÉRMICAA + B + CALOR → C + D
  15. 15. REAÇÃO ENDOTÉRMICAA + B + → C + D Hp = Hr + ENTÃO Hp > Hr HP O SENTIDO DA SETA SERÁ SEMPRE DO REAGENTE PARA O PRODUTO HR CAMINHO DA REAÇÃO
  16. 16. ∆H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES)Se HR < HP ∆H > 0 REAÇÃO ENDOTÉRMICASe HR > HP ∆H < 0 REAÇÃO EXOTÉRMICA
  17. 17. ∆H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) REAÇÃO Se HR > HP EXOTÉRMICA HR ∆H < 0 HP CAMINHO DA REAÇÃO
  18. 18. ∆H = H (PRODUTOS) – H (REAGENTES) REAÇÃO Se Hp > Hr ENDOTÉRMICA HP ∆H > 0 HR CAMINHO DA REAÇÃO
  19. 19. OBS.:* Convencionou-se entalpia zero para determinadas substâncias simples, em razão de não ser possível medir o valor real da entalpia de uma substância. * Foram escolhidas condições-padrão para estabelecer medidas relativas. * Terá entalpia zero qualquer substância simples que se apresente nos estados físico e alotrópico mais comum, a 25ºC e 1atm de pressão.
  20. 20. ENTALPIA ZERO ENTALPIA MAIOR QUE Hº = 0 ZERO Hº >0H2(g), N2(g) e etc --- O2(g) O3(g) C(grafite) C(diamante) S(rômbico) S(monoclínico) P(vermelho) P(branco) parana@svn.com.br
  21. 21. ENTALPIA ZERO ENTALPIA MAIOR QUE Hº = 0 ZERO Hº >0H2(g), N2(g) e etc --- O2(g) O3(g) C(grafite) C(diamante) S(rômbico) S(monoclínico) P(vermelho) P(branco) * A forma alotrópica menos estável tem entalpia maior que zero.
  22. 22. CÁLCULOS DA VARIAÇÃO DE ENTALPIA LEI DE HESSA 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
  23. 23. OBSERVE AS EQUAÇÕES:C(grafite)+ 1/2O2(g) → CO(g) ∆H = – 26,4kcal/molCO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ∆H = – 67,6kcal/mol
  24. 24. EFETUAMOS A SOMA ALGÉBRICA DAS MESMAS. Note que os termos semelhantes em membros opostos se anulam.1ª etapa: C(grafite)+ 1/2O2(g) → CO(g) ∆H1 = – 26,4kcal/mol2ª etapa: CO(g) + 1/2O2(g) → CO2(g) ∆H2 = – 67,6kcal/mol Etapa final: C(grafite)+ O2(g) → CO2(g) ∆H = – 94,0kcal/mol CONCLUINDO ∆H = ∆H1 + ∆H2 ∆H = – 94,0kcal/mol
  25. 25. Ex 2 - Dadas as equações: C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/molH2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/mol C(grafite)+ 2H2(g) → CH4(g) ∆H3 = – 17,9kcal/molCalcular a entalpia da reação:CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l)
  26. 26. Resolução:As equações dadas deverão ser arrumadas de tal modoque a sua soma resulte na equação-problema.Agora vamos identificá-las com algarismos romanos. I) C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/mol II) H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/molIII) C(grafite)+ 2H2(g) → CH4(g) ∆H3 = – 17,9kcal/mol Equação-problema: CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l)
  27. 27. Devemos manter a equação I pois dessa formaobteremos gás carbônico como produto. C(grafite )+ O2(g) → CO2(g) ∆H1 = – 94,0kcal/molMultiplicar por 2 a equação II para que os coeficientesfiquem ajustados. ( 2 H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) ∆H2 = – 68,4kcal/mol ) 2 H2(g) + O2(g) → 2 H2O(l) ∆H2 = – 136,8 kcal/mol O ∆H2 também é multiplicadoAgora, invertemos a equação III de modo a obter ometano ( CH4 ) como reagente. Observe a inversão de sinal do ∆H3 CH4(g) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9kcal/mol
  28. 28. Finalmente aplica-se a soma algébrica das equações, inclusive das variações de entalpia. 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) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9 kcal/mol_____________________________________________________________
  29. 29. Observe os cortes: 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) → C(grafite)+ 2H2(g) ∆H3 = + 17,9 kcal/mol_____________________________________________________________ CH4(g) + 2O2(g) → CO2(g)+ 2H2O(l) ∆H = – 212,9 kcal/mol ∆H = ∆H1 + ∆H2 + ∆H3
  30. 30. ENERGIA DE LIGAÇÃOÉ A ENERGIA NECESSÁRIA PARA ROMPER UM MOL DELIGAÇÃO 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
  31. 31. Para romper um mol de água no estado gasoso, teremos: H2O(l) → 2H(g) + O(g) ∆H = ? kcal/mol 110kcal 110Kcal O H H H2O(l) → 2H(g) + O(g) ∆H = 220 kcal/mol
  32. 32. Observe a reação em que todos os participantes estãono estado gasoso: H | H— C— O — H + 3/2O2 → O = C = O + 2H2O | H Para romper as ligações intramoleculares do metanol e do oxigênio, serão absorvidos, para: 1 mol de O — H ⇒ +464,0 kj + 464,0 kj 1 mol de C — O ⇒ +330,0 kj + 330,0 kj 3 mols de C — H ⇒ 3 (+413,0 kj) + 1239,0 kj 3/2 mols de O = O ⇒ 3/2 (+493,0 kj) + 739,5 kj TOTAL ABSORVIDO + 2772,5 kj
  33. 33. H | H— C— O — H + 3/2O2 → O = C = O + 2H2O | HPara formar as ligações intramoleculares do CO2 e da água,serão liberadas:2 mols de C = O ⇒ 2 (-7444,0 kj) -1 488,0 kj2 mols de H — O ⇒ 2.2 ( - 464,0 kj) -1 856,0 kj TOTAL LIBERADO -3 344,0 kj
  34. 34. O cálculo final será: ∆H = ∆H(reagentes) + ∆H(produtos)∆H = 2 772,5kj + (- 3344,0kj) CALORABSORVIDO CALOR LIBERADO∆H = -571,5kj
  35. 35. A quebra de ligação envolve absorção de calor Processo endotérmico H — H Processo exotérmicoA formação de ligação envolve liberação de calor H— H
  36. 36. CRÉDITOS IR. MARINEZ ROSSATO Diretora Administrativa IR. ROSELI T. HART Diretora Pedagógica RITA RANGEL Coord. Pedagógica Geral ÁTILA ANDERSON D. AZEVEDO Coord. de Ciências, Química e Biologia DANIELA V. MARTINSProfessora de Química 2ªs e 3ªs séries - EM
  37. 37. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA CANTO, Eduardo Leite, TITO, Francisco Miragaia Peruzzo. Química na Abordagem do Cotidiano, 4 ª Edição – São Paulo: Moderna, 2006 - V. 1 Química Geral e Inorgânica.FELTRE, Ricardo Arissa. Fundamentos da Química, 5ª Edição – São Paulo: Moderna, 2005 – Volume Único. www.agamenonquimica.com

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