apresentaçao quimica 10 ao

1. Física e Química 10.º ano
Química
Energia de ligação e reações químicas

2. Energia de ligação e reações químicas
As reações químicas são transformações em que substâncias chamadas
reagentes originam substâncias chamadas produtos da reação.
Numa reação química, de acordo com a Lei de Lavoisier (ou Lei da
Conservação da Massa), o número de átomos de cada elemento químico
é igual nos reagentes e nos produtos da reação, ocorrendo alteração das
ligações químicas existentes entre os átomos.
A síntese do amoníaco, NH3
, é traduzida pela equação química:
N2
(g) + 3 H2
(g) → 2 NH3
(g)

3. Energia de ligação e reações químicas
Podemos verificar a Lei de Lavoisier contando o número de átomos de cada
elemento, nos reagentes e nos produtos da reação, e as ligações químicas
presentes através das fórmulas de estrutura de Lewis:
N2
(g) + 3 H2
(g) → 2 NH3
(g)
Reagentes Produtos da reação
2 átomos de N e 6 átomos de H
ligações: 1 tripla N≡N e 3 simples H–H
2 átomos de N e 6 átomos de H
ligações: 6 simples N–H

4. Energia de ligação e reações químicas
Formam-se novas substâncias, o que significa que as ligações químicas nos
reagentes e nos produtos não são as mesmas pois ocorre uma
reorganização dos átomos, o que envolve, necessariamente, processos
simultâneos de:
― quebra de ligações nos reagentes;
― formação de ligações novas que originam os produtos da reação.

5. Energia de ligação e reações químicas
A rutura de ligações ocorre sempre com absorção de energia: diz-se
que é um processo endoenergético.
A formação de ligações ocorre sempre com libertação de energia:
diz-se que é um processo exoenergético.

6. 1 ligação
Energia de ligação e reações químicas
Na síntese do amoníaco, por cada ligação quebrada e por cada ligação
formada temos:
Absorção de
1,57 × 10−18
J
Quebra de ligação
Absorção de
7,24 × 10−19
J
Quebra de ligação
Libertação de
6,46 × 10−19
J
Formação de ligação
3 ligações 6 ligações

7. Energia de ligação e reações químicas
Reações endotérmicas e exotérmicas
Num sistema isolado não ocorre transferência de energia entre o sistema
e o exterior, isto é, a energia interna do sistema mantém-se constante.
De acordo com a evolução da temperatura de um sistema, as reações
químicas podem classificar-se como reações exotérmicas ou reações
endotérmicas.
― Reação exotérmica: há aumento de temperatura.
― Reação endotérmica: há diminuição de temperatura.

8. Energia de ligação e reações químicas
Para os sistemas inicialmente à temperatura ambiente Tinicial
:
HCℓ (aq) + NaOH (aq) → NaCℓ (aq) +H2
O (ℓ)
T final
> T inicial
Reação exotérmica

9. Energia de ligação e reações químicas
Para os sistemas inicialmente à temperatura ambiente Tinicial
:
T final
< T inicial
Reação endotérmica
2 CH3
COOH (aq) + Na2
CO3
(s) → 2 CH3
COONa (aq) + CO2
(g) + H2
O(ℓ)

10. Energia de ligação e reações químicas
Se o sistema não for isolado, há troca de energia, na forma de calor, com o exterior
e este aquece ou arrefece:
Num sistema não isolado…
Reação exotérmica Reação endotérmica
Liberta energia na forma de
calor
Absorve energia na forma de
calor
O exterior aquece O exterior arrefece
A combustão é uma reação
exotérmica.
1
Nos sacos medicinais de frio
instantâneo ocorre uma reação
endotérmica.
2

11. Energia de ligação e reações químicas
Variação de entalpia
Os sistemas químicos em geral não são isolados, havendo troca de
energia com a vizinhança por calor ou trabalho, o que faz variar a
energia interna do sistema.
O balanço energético é descrito pela Primeira Lei da Termodinâmica
(Lei da Conservação da Energia).
Na maioria das reações químicas, o sistema troca energia com a sua
vizinhança na forma de calor.

12. Energia de ligação e reações químicas
Por exemplo, a combustão do metano, principal constituinte do gás
natural, é uma reação exotérmica:
CH4
(g) + 2 O2
(g) → CO2
(g) + 2 H2
O (g)
Nas reações exotérmicas o sistema cede energia na forma de calor,
provocando um aumento da temperatura da vizinhança.
Combustão do metano.
3

13. Energia de ligação e reações químicas
Um exemplo de uma reação endotérmica é a reação usada em pastelaria
para produzir natas com aspeto volumoso:
Cartuxo de N2
O usado em
pastelaria.
4
2 N2
O (g) + O2
(g) → 4 NO (g)
Nas reações endotérmicas o sistema recebe energia na forma de
calor, provocando um diminuição da temperatura da vizinhança.

14. Energia de ligação e reações químicas
O balanço energético da rutura de ligações e da formação de novas
ligações permite saber se a reação é exotérmica ou endotérmica.
Reação exotérmica Reação endotérmica

15. Energia de ligação e reações químicas
A energia absorvida na rutura de ligações é a soma das energias das
ligações quebradas nos reagentes, ΣEligação
(reagentes).
A energia libertada na formação de ligações é a soma das energias das
ligações formadas nos produtos da reação, ΣEligação
(produtos).

16. Energia de ligação e reações químicas
Reação exotérmica Reação endotérmica
Energia das ligações
nos reagentes e nos
produtos da reação
ΣEligação
(produtos) >
ΣEligação
(reagentes)
ΣEligação
(produtos) <
ΣEligação
(reagentes)
Energia de reagentes e
de produtos da reação
A energia dos produtos é
inferior à energia dos
reagentes.
A energia dos produtos é
superior à energia dos
reagentes.
Variação de energia
entre reagentes e
produtos da reação
Negativa, < 0, pois a energia
dos produtos é menor do que
a energia dos reagentes.
Positiva, > 0, pois a energia
dos produtos é maior do que
a energia dos reagentes.
Libertação ou
absorção de energia
Libertação Absorção

17. Energia de ligação e reações químicas
A variação de energia entre reagentes e produtos designa-se por variação
de entalpia, ΔH, ou entalpia da reação, e informa-nos sobre a energia na
forma de calor que, numa reação química a pressão constante, é trocada
com o exterior.

18. Energia de ligação e reações químicas
― negativo, ΔH < 0 – a reação é exotérmica, ocorre com libertação de
energia.
Energia dos produtos < Energia dos reagentes.
― positivo, ΔH > 0 – a reação é endotérmica, ocorre com absorção de
energia.
Energia dos produtos > Energia dos reagentes.
O sinal de variação de entalpia, ΔH, pode ser:

19. Energia de ligação e reações químicas
A decomposição da água em dioxigénio e di-hidrogénio pode representar-se
pela equação química:
2 H2
O (ℓ) → 2 H2
(g) + O2
(g) ΔH = 572 kJ (reação endotérmica)

20. Energia de ligação e reações químicas
572 kJ é a variação de energia, entre reagentes e produtos, associada à
decomposição de 2 mol de água de acordo com a equação dada. Na
decomposição de 1 mol de água seria metade, 286 kJ.
A variação de energia associada a uma reação tem correspondência com as
proporções (em moles) apresentadas na equação química.

21. Energia de ligação e reações químicas
A reação de síntese da água (que é inversa da reação de decomposição)
apresenta as mesmas proporções e, portanto, apenas o sinal da variação
de energia se altera:
2 H2
(g) + O2
(g) → 2 H2
O (ℓ) ∆H = −572 kJ (reação exotérmica)

22. Energia de ligação e reações químicas
― A variação de energia entre reagentes e produtos relaciona-se com
as energias de ligação nos reagentes e nos produtos da reação.
― Se uma reação for exotérmica, a sua inversa será endotérmica.
― As variações de energia da reação direta e da reação inversa são
simétricas.
Para qualquer reação química verifica-se que:
A variação de energia entre reagentes e produtos pode determinar-se
através do balanço energético entre as energias envolvidas na rutura e
na formação de ligações, utilizando os valores das energias de ligação.

23. Energia de ligação e reações químicas
O balanço entre a energia absorvida na quebra de ligações dos reagentes
(soma de todas as energias de ligação nos reagentes) e a energia libertada
na formação de novas ligações nos produtos (soma de todas as energias de
ligação nos produtos) pode ser relacionado com a variação de entalpia de
uma reação.
∆H = ΣElig
(reagentes) − ΣElig
(produtos)
ΣElig
(reagentes) – soma das energias de ligação nos reagentes
ΣElig
(produtos) – soma das energias de ligação nos produtos da reação
Variação de entalpia ou entalpia de uma reação química, ΔH:

24. Energia de ligação e reações químicas
Balanço energético da reação de síntese do amoníaco, NH3
:
Número
de
ligações
Ligações
Energia da
ligação / kJ
mol-1
Energia
absorvida
ΣElig
(reagentes)
/ kJ
Energia
libertada,
ΣElig
(produtos) /
kJ
Variação de
energia / kJ
Ligações
nos
reagentes
3 H–H 436 (3x EH–H
+ EN≡N
) =
= 3x436 + 945 =
2253
----------------
Eabsorvida
– E libertada
=
= 2253 – 2334 = –
81
1 N≡N 945
Ligações
nos
produtos
da reação
6 N–H 389 -------------
6xEN–H
= 6x389 =
2334

25. Energia de ligação e reações químicas
Resulta do balanço energético que há libertação de 81 kJ de energia, na
forma de calor, pela formação de 2 mol de NH3
, ou seja, a variação de
energia associada à reação de síntese do amoníaco, segundo a reação
considerada, é negativa, −81 kJ. Isso significa que, durante a reação:
O exterior aquece porque recebe 81 kJ de calor,
q, libertado por cada 2 mol de NH3
formado.
5
― a energia absorvida na rutura de ligações
(2253 kJ) é inferior à libertada na
formação de ligações (2334 kJ);

26. Energia de ligação e reações químicas
― a energia absorvida na rutura de ligações
(2253 kJ) é inferior à libertada na
formação de ligações (2334 kJ);
― ΔH = −81 kJ, ou seja, a pressão
constante o calor libertado é 81 kJ.
O exterior aquece porque recebe 81 kJ de calor,
q, libertado por cada 2 mol de NH3
formado.
5

27. Em sistema isolado
Energia de ligação e reações químicas
A temperatura do
sistema diminui.
A temperatura do
sistema aumenta.
Em sistema não isolado
O exterior
arrefece.
O exterior
aquece.
Energia para
dentro (endo)
Energia
para
fora (exo)

28. Energia de ligação e reações químicas
Reação endotérmica Reação exotérmica
ΣElig
(produtos) < ΣElig
(reagentes) ΣElig
(produtos) > ΣElig
(reagentes)

29. Resolução:
Atividade
Considere a seguinte reação química:
Classifique a reação como exotérmica ou endotérmica.
1.
Indique a energia associada à decomposição de 1 mol de HBr.
2.
Compare a energia dos reagentes com a energia dos produtos da reação.
3.
2 HBr (g) → H2
(g) + Br2
(g) ΔH = 97,6 kJ