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Disciplina: Química Prof. Elio Ferreira
VESTIBULAR 2016
______________________________________________________
Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: insas@yahoo.com.br
A união de atitudes determinando trabalhos sociais.
H26 – Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou
econômicas na produção ou no consumo de recursos
energéticos ou minerais, identificando transformações
químicas ou de energia envolvidas nesses processos.
Dizemos que em toda reação química há uma troca de
energia. Essa energia é vinda da energia potencial (energia
armazena que pode ser aproveitada para produzir trabalho)
que as substâncias químicas possuem na forma de energia
química (nas ligações, por exemplo) e na forma de energia
térmica (vibração das moléculas, por exemplo).
Termoquímica é a parte da química que estuda as trocas
de energia, na forma de calor, que estão associadas às
reações químicas e ás mudanças de estado físico.
É importante saber que a energia só pode ser transferida
na forma de calor de um corpo para outro se houver
mudança de temperatura entre os corpos. Por isso temos
como via de regra: A energia na forma de calor só flui de um corpo
mais quente (de maior temperatura) para um corpo mais frio (de
menor temperatura).
Unidades de Quantidade de Calor
A caloria (cal) corresponde à quantidade de energia que,
fornecida a 1,0 g de água, eleva sua temperatura a 1,0 °C.
Joule (J) é a unidade de energia do Sistema Internacional
de Unidades
Calor de Reação: Entalpia
⇒ Entalpia (H) é a energia global de um sistema, medido
a pressão constante.
Os constituintes da matéria são sistemas complexos que
envolvem interações entre eles, esse sistema encontra-se em
constante movimento por meio de vibrações continuas. Em
uma transformação química esse dinâmico sistema é
alterado, com formação de novas interações que vão
construir as estruturas das novas substâncias.
Nesse sentido, procura-se compreender não só a
composição química da reação, mas, sobretudo, em sua
organização de seu estado energia. Pois um sistema só ira
reagir se formar um novo sistema energeticamente
favorável. Podemos com isso ter duas hipóteses:
Que essa energia pode ser suficiente para que a reação
ocorra, ela pode até “sobrar”, isto é, há um excesso de
energia no sistema que se manifesta em forma de calor
(reação exotérmica)
OU
Que as substâncias não podem possuir um conteúdo
enérgico suficiente para reagir, para isso elas precisaram
absorver energia do meio (reação endotérmica) para que a
reação possa ocorrer.
Vejamos com mais detalhes:
a) Exotérmicas: São transformações que liberam calor
para o meio ambiente. Exemplo:
H2(g) +
1
2
O2(g) → H2O(l) + 68,3 kcal
Observe que: A uma sobra de energia que é identificado
pelo valor numérico depois da seta, indicando que a reação
é exotérmica.
b) Endotérmicas: São transformações que absorvem calor
do meio ambiente:
N2(g) + O2(g) + 43 kcal → 2NO(g)
Observe que: Há uma falta de energia que é identificado
pelo valor numérico antes da seta, indicando que a reação é
endotérmica.
Variação de Entalpia (ΔH)
A diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia
dos reagentes corresponde ao calor liberado ou absorvido
em uma reação, a qual é denominada variação de entalpia
ou calor de reação e simbolizada por ΔH.
ΔH = Hp – Hr
REAÇÕES
EXOTÉRMICAS ENDOTÉRMICAS
(Hr) > (Hp)
ΔH < 0, isto é, ΔH = -
(Hp) > (Hr)
ΔH > 0, isto é, ΔH = +
Gráficos:
Transformações Químicas e Energia
TERMOQUÍMICA
Conceitos Fundamentais
1. Calor: É a energia que é transferida de um sistema
para outro (ou entre o sistema e a vizinhança).
2. Temperatura: É a medida da energia cinética das
partículas de um corpo.
3. Energia: É a capacidade física de realizar trabalho,
assim, ela é que permite a um sistema transformar-se
ou movimentar-se.
Relação entre Caloria e Joule: 1cal = 4,18J
Múltiplos de Caloria e Joule: kcal = 103 cal
kJ = 103 J
CHIMIE
Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: projetoise@yahoo.com.br
A união de atitudes determinando trabalhos sociais.
Calores de Reação
Convencionou-se que o valor de ΔH deve ser tomado
nas condições-padrão:
 Estado físico mais comum de uma substância;
 Estado alotrópico mais estável de uma substância;
 Temperatura de 25°C e pressão de 1 atm
(condições
 ambiente).
Obs: Quando uma substância é simples e encontra-se nas
condições padrão, possui entalpia igual a zero.
Exemplo:
H2(g) +
1
2
O2(g) → H2O(l) ∆Hf
0
= − 68,3 kcal
Exemplo:
CH4 g + 2O2 g → CO2 g + 2H2O l
∆H = −212,8 Kcal/mol
Exemplo:
H2(g) → 2H g ∆H = + 104,2 kcal/mol
Dicas:
1. As reações de combustão são sempre exotérmicas,
portanto, com ΔH negativo.
2. Conhecidas as entalpias de combustão, podemos
comparar o poder energético dos principais combustíveis
utilizadas pelo homem sendo, em geral, calculado em
função de 1 grama ou 1 quilograma de substância.
Cálculos da Variação de Entalpia: A Lei de Hess
Podemos calcular o ΔH utilizando a Lei de Hess de
duas maneiras:
1. Através do ΔH das reações intermediarias
2. Conhecendo as entalpias de formação dos participantes
de uma reação química, é possível calcular o valor da
entalpia da reação desconhecida.
Assim, o ΔH de uma reação pode ser igual à soma dos ΔH
das reações intermediárias, isto é,
ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ..............+ ΔHn
Exemplo 1: Calcule a variação de entalpia da reação de
oxidação do monóxidio de carbono:
Etapa I: C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 94,1 Kcal
Etapa II: 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ΔH = - 135,4 Kcal
2C(grafite ) + O2(g) → 2CO(g) ∆H = ?
Exemplo 2: Com base no gráfico abaixo, calcule a
variação de entalpia da vaporização da água:
Exemplo 3: Calcule o ΔH da reação abaixo, com base
em seus valores de entalpia de formação dados:
Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g)
Considere os ∆𝐇 𝐟
𝟎
abaixo
∆Hf
0
Fe2O3(s) = −196,5 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙
∆Hf
0
CO(g) = −26,4 kcal/mol
∆Hf
0
CO2(g) = −94,1 kcal/mol
É a energia liberada ou absorvida na formação de um
mol de uma substância a partir de seus elementos
constituintes, na forma de substâncias simples nas
condições padrão.
Entalpia de Formação (∆𝐇 𝐟
𝟎
):
É o calor liberado na reação de combustão
completa de 1mol de uma determinada substância
(combustível) nas condições padrão.
Entalpia de Combustão (∆𝐇 𝐜
𝟎
):
A variação de entalpia (ΔH) de uma reação
depende apenas do estado inicial dos reagentes e
do estado final dos produtos, não dependendo dos
estados intermediários pelos quais possam passar.
(Germain Henri Hess)
É a variação de energia observada na quebra d 1
mol de ligações químicas entre duas espécies químicas,
considerando as substâncias no estado padrão.
Energia de Ligação

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Aula 6 (termoquímica)

  • 1. Disciplina: Química Prof. Elio Ferreira VESTIBULAR 2016 ______________________________________________________ Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: insas@yahoo.com.br A união de atitudes determinando trabalhos sociais. H26 – Avaliar implicações sociais, ambientais e/ou econômicas na produção ou no consumo de recursos energéticos ou minerais, identificando transformações químicas ou de energia envolvidas nesses processos. Dizemos que em toda reação química há uma troca de energia. Essa energia é vinda da energia potencial (energia armazena que pode ser aproveitada para produzir trabalho) que as substâncias químicas possuem na forma de energia química (nas ligações, por exemplo) e na forma de energia térmica (vibração das moléculas, por exemplo). Termoquímica é a parte da química que estuda as trocas de energia, na forma de calor, que estão associadas às reações químicas e ás mudanças de estado físico. É importante saber que a energia só pode ser transferida na forma de calor de um corpo para outro se houver mudança de temperatura entre os corpos. Por isso temos como via de regra: A energia na forma de calor só flui de um corpo mais quente (de maior temperatura) para um corpo mais frio (de menor temperatura). Unidades de Quantidade de Calor A caloria (cal) corresponde à quantidade de energia que, fornecida a 1,0 g de água, eleva sua temperatura a 1,0 °C. Joule (J) é a unidade de energia do Sistema Internacional de Unidades Calor de Reação: Entalpia ⇒ Entalpia (H) é a energia global de um sistema, medido a pressão constante. Os constituintes da matéria são sistemas complexos que envolvem interações entre eles, esse sistema encontra-se em constante movimento por meio de vibrações continuas. Em uma transformação química esse dinâmico sistema é alterado, com formação de novas interações que vão construir as estruturas das novas substâncias. Nesse sentido, procura-se compreender não só a composição química da reação, mas, sobretudo, em sua organização de seu estado energia. Pois um sistema só ira reagir se formar um novo sistema energeticamente favorável. Podemos com isso ter duas hipóteses: Que essa energia pode ser suficiente para que a reação ocorra, ela pode até “sobrar”, isto é, há um excesso de energia no sistema que se manifesta em forma de calor (reação exotérmica) OU Que as substâncias não podem possuir um conteúdo enérgico suficiente para reagir, para isso elas precisaram absorver energia do meio (reação endotérmica) para que a reação possa ocorrer. Vejamos com mais detalhes: a) Exotérmicas: São transformações que liberam calor para o meio ambiente. Exemplo: H2(g) + 1 2 O2(g) → H2O(l) + 68,3 kcal Observe que: A uma sobra de energia que é identificado pelo valor numérico depois da seta, indicando que a reação é exotérmica. b) Endotérmicas: São transformações que absorvem calor do meio ambiente: N2(g) + O2(g) + 43 kcal → 2NO(g) Observe que: Há uma falta de energia que é identificado pelo valor numérico antes da seta, indicando que a reação é endotérmica. Variação de Entalpia (ΔH) A diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação, a qual é denominada variação de entalpia ou calor de reação e simbolizada por ΔH. ΔH = Hp – Hr REAÇÕES EXOTÉRMICAS ENDOTÉRMICAS (Hr) > (Hp) ΔH < 0, isto é, ΔH = - (Hp) > (Hr) ΔH > 0, isto é, ΔH = + Gráficos: Transformações Químicas e Energia TERMOQUÍMICA Conceitos Fundamentais 1. Calor: É a energia que é transferida de um sistema para outro (ou entre o sistema e a vizinhança). 2. Temperatura: É a medida da energia cinética das partículas de um corpo. 3. Energia: É a capacidade física de realizar trabalho, assim, ela é que permite a um sistema transformar-se ou movimentar-se. Relação entre Caloria e Joule: 1cal = 4,18J Múltiplos de Caloria e Joule: kcal = 103 cal kJ = 103 J
  • 2. CHIMIE Projeto desenvolvido pelo Instituto Atitude Social (INSAS). E-mail: projetoise@yahoo.com.br A união de atitudes determinando trabalhos sociais. Calores de Reação Convencionou-se que o valor de ΔH deve ser tomado nas condições-padrão:  Estado físico mais comum de uma substância;  Estado alotrópico mais estável de uma substância;  Temperatura de 25°C e pressão de 1 atm (condições  ambiente). Obs: Quando uma substância é simples e encontra-se nas condições padrão, possui entalpia igual a zero. Exemplo: H2(g) + 1 2 O2(g) → H2O(l) ∆Hf 0 = − 68,3 kcal Exemplo: CH4 g + 2O2 g → CO2 g + 2H2O l ∆H = −212,8 Kcal/mol Exemplo: H2(g) → 2H g ∆H = + 104,2 kcal/mol Dicas: 1. As reações de combustão são sempre exotérmicas, portanto, com ΔH negativo. 2. Conhecidas as entalpias de combustão, podemos comparar o poder energético dos principais combustíveis utilizadas pelo homem sendo, em geral, calculado em função de 1 grama ou 1 quilograma de substância. Cálculos da Variação de Entalpia: A Lei de Hess Podemos calcular o ΔH utilizando a Lei de Hess de duas maneiras: 1. Através do ΔH das reações intermediarias 2. Conhecendo as entalpias de formação dos participantes de uma reação química, é possível calcular o valor da entalpia da reação desconhecida. Assim, o ΔH de uma reação pode ser igual à soma dos ΔH das reações intermediárias, isto é, ΔH = ΔH1 + ΔH2 + ΔH3 + ..............+ ΔHn Exemplo 1: Calcule a variação de entalpia da reação de oxidação do monóxidio de carbono: Etapa I: C(grafite) + O2(g) → CO2(g) ΔH = - 94,1 Kcal Etapa II: 2CO(g) + O2(g) → 2CO2(g) ΔH = - 135,4 Kcal 2C(grafite ) + O2(g) → 2CO(g) ∆H = ? Exemplo 2: Com base no gráfico abaixo, calcule a variação de entalpia da vaporização da água: Exemplo 3: Calcule o ΔH da reação abaixo, com base em seus valores de entalpia de formação dados: Fe2O3(s) + 3CO(g) → 2Fe(s) + 3CO2(g) Considere os ∆𝐇 𝐟 𝟎 abaixo ∆Hf 0 Fe2O3(s) = −196,5 𝑘𝑐𝑎𝑙/𝑚𝑜𝑙 ∆Hf 0 CO(g) = −26,4 kcal/mol ∆Hf 0 CO2(g) = −94,1 kcal/mol É a energia liberada ou absorvida na formação de um mol de uma substância a partir de seus elementos constituintes, na forma de substâncias simples nas condições padrão. Entalpia de Formação (∆𝐇 𝐟 𝟎 ): É o calor liberado na reação de combustão completa de 1mol de uma determinada substância (combustível) nas condições padrão. Entalpia de Combustão (∆𝐇 𝐜 𝟎 ): A variação de entalpia (ΔH) de uma reação depende apenas do estado inicial dos reagentes e do estado final dos produtos, não dependendo dos estados intermediários pelos quais possam passar. (Germain Henri Hess) É a variação de energia observada na quebra d 1 mol de ligações químicas entre duas espécies químicas, considerando as substâncias no estado padrão. Energia de Ligação