Este documento discute termos químicos e reações químicas. Ele introduz a termoquímica e classifica as reações químicas como exotérmicas ou endotérmicas. Também discute medições de calor, entalpia, complexos ativados, energia de ativação e cálculos de variação de entalpia.

1. QUÍMICA
TERMOQUÍMICA
1. INTRODUÇÃO 4. CALORES DE REAÇÃO
A Termoquímica estuda os efeitos térmicos É muito importante em Termoquímica a ob-
provocados por transformações químicas (reações servação dos estados físicos das substâncias envolvi-
químicas). das nas reações químicas. Vejamos a distinção dos
Sob esse aspecto, as transformações químicas calores de formação da água nos três estados físicos
se classificam em: (sólido, líquido e gasoso).
Reações exotérmicas – são as que liberam H2( g) +
1
O2( g) → H2O( s ) ∆H = −58,68Kcal / mol
energia (na forma de calor). 2
Reações endotérmicas – são as que absor- 1
H2( g) + O2( g) → H2O(l) ∆H = −68,40Kcal / mol
vem energia (na forma de calor). 2
1
2. MEDIDAS DE CALOR H2( g) + O2( g) → H2O( g) ∆H = −69,84Kcal / mol
2
Esta medida é feita mediante a utilização de a) Calor de formação: É o ∆H de formação de um
um aparelho denominado calorímetro. mol da substância, a partir dos reagentes no es-
Calor – É a quantidade de energia que escoa tado padrão (estado físico e alotrópico mais es-
de um sistema durante uma mudança de estado. O ca- tável a 25ºC e 1Atm).
lor escoa sempre do ponto de maior temperatura para b) Calor de combustão: É o ∆H da reação de com-
o ponto de menor temperatura. bustão completa de um mol de uma substância.
Lembre-se da lei da conservação da energia, c) Calor de dissolução: É o ∆H resultante da dis-
pois a mesma não pode ser criada nem destruída; sociação de um mol do soluto numa determina-
mas, sim, transformada. da quantidade de solvente.
O calor pode ser medido em calorias (cal) ou d) Calor de neutralização: É o ∆H da reação de
joule (J). neutralização de um equivalente de um ácido
1cal = 4,18J ou 1J = 0,24cal com um equivalente de uma base.
5. CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES QUAN-
3. ENTALPIA(H)
TO AO ASPECTO DA VARIAÇÃO DE E-
Entalpia é o conteúdo total de energia de um NERGIA
sistema a pressão constante.
Variação de entalpia(∆H) a) REAÇÃO EXOTÉRMICA:
O símbolo ∆ indica variação entre dois esta-
→Ocorre com liberação de energia.
dos. Assim sendo, podemos escrever:
Reagente → Produto + Calor
H = Hfinal - Hinicial HR > HP, logo:
Variação Entalpia do Entalpia do
de entalpia estado final estado inicial
∆H < 0
Para uma reação química, o estado final cor- H
responde ao que foi produzido (os produtos), enquan-
to que o estado inicial corresponde ao que foi energia
R liberada
consumido (aos reagentes). Assim sendo, para uma HR
reação química: ∆H
HR
P
H = Hprodutos - Hreagentes
caminho da reação
Liberando calor (exotérmica) ou absorvendo
calor (endotérmica), o ∆H de uma transformação
b) REAÇÃO ENDOTÉRMICA:
química denomina-se calor da reação.
→Ocorre com absorção de energia
Reagente + Calor → Produto
Editora Exato 6

2. HR < HP, logo: x = ∆H
∆H > 0 HP < HR ∴∆H < 0 (exotérmica).
8. CÁLCULO DA VARIAÇÃO DA ENTALPIA
H
energia A variação da entalpia (∆H) pode ser obtida de três
absorvida maneiras:
HR
P
Lei de Hess.
∆H
HR ∆H = Hp – Hr.
R
∆H = energia das ligações rompidas + e-
nergia das ligações formadas.
8.1. Cálculo da entalpia pela lei de
caminho da reação Hess
A variação de entalpia (∆H) de uma reação de-
6. COMPLEXO ATIVADO pende apenas do estado inicial dos reagentes e do es-
É uma estrutura intermediária (entre a estrutura tado final dos produtos, não dependendo dos estados
dos reagentes e a estrutura dos produtos) obtida a intermediários.
partir de colisões que dão origem às reações (colisões Analisemos o caso:
efetivas ou eficazes). Caso os reagentes não atinjam o C( grafite ) + O 2( g ) → CO 2( g) ∆HT = ?
complexo ativado, não haverá reação química.
Esta reação ocorre em etapas:
1
Hl C( grafite) + O 2( g) → CO 2( g) + O 2( g) ∆H1 = −67,7Kcal
2
C( grafite) + O 2( g) → CO 2( g) ∆H2 = 26,4Kcal
Hl
H2 l2 <H2 l 2 > Note que ∆H = ∆H1 + ∆H2
reagentes complexo ativado produtos
Portanto, o ∆H para a reação:
C( grafite) + O 2( g) → CO 2( g)
∆HT = ∆H1 + ∆H2
7. ENERGIA DE ATIVAÇÃO é
∆HT = −67,7Kcal + (− 26,4 )Kcal
É a energia mínima necessária que os reagen-
∆HT = −94,1Kcal
tes devem adquirir para que haja a formação do com-
plexo ativado (estado de transição) resultando na Veja que Hess deu tratamento matemático às
reação química. reações termoquímicas, assim:
1
Quanto maior for a energia de ativação, mais C( grafite) + O2( g) → CO( g) + O2( g) ∆H1 = −67,7Kcal
2
lenta será a reação.
1
Vejamos estes conceitos, graficamente: CO( g) + O2( g) → CO2( g) ∆H2 = 26,4Kcal
2
Exemplo: C( grafite) + O 2( g) → CO 2( g
H (entalpia) ∆H = ∆H1 + ∆H2
∆H = −67,7 − 26,4
∆H = −94,1Kcal
A
Hc 8.2. Cálculo do ∆H envolvendo entalpia
y de formação
Hr
R
∆H = Hp – Hr
x
P
Hp Substância simples na forma alotrópica mais
estável apresenta entalpia de formação (Hf) igual a
zero.
Caminho da reação
Hc = energia do complexo ativado.
A = complexo ativado.
y = energia de ativação.
Editora Exato 7

3. Exercício resolvido ESTUDO DIRIGIDO
Calcular a variação da entalpia na queima do
acetileno, dados os calores de formação abaixo: 1 Uma aplicação prática importante da Termoquí-
∆Hf H2O = −68Kcal / mol mica é a determinação da energia liberada nas re-
∆Hf CO 2 = −94Kcal / mol ações de combustão. Uma fração da energia que
∆Hf C 2H2 = 54Kcal / mol
o mundo utiliza vem da combustão do gás natural
que é formado de metano, principalmente, mais
1C 2 H2 + 5 O2 2CO2 +1H 2O etano e, ainda, em menor proporção, propano e
2
Reagentes produtos butano. A reação principal do gás natural é, por-
5
Hr = 54Kcal + ⋅ 0 Hp = 2 ⋅ ( −94Kcal) + ( −68Kcal) tanto, a combustão do metano:
4 CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l)
Hp = −256Kcal
Hr = 54Kcal A tabela a seguir fornece valores aproximados
da entalpia padrão de combustão:
Sabendo que ∆H=Hp–Hr, substituindo os valo-
res, temos: Substância Fase Entalpia padrão de combustão
∆H = −256Kcal − (54kcal) (kJ/mol)
C(grafite) Sólido – 394
∆H = −310Kcal / mol
CH4 Gás – 889
Ou seja, ocorre uma liberação de 310 Kcal pa-
C2H6 Gás – 1560
ra cada mol de acetileno queimado. C3H8 Gás – 2220
8.3. Cálculo do ∆H envolvendo energia C4H10 Gás – 2878
de ligação H2 Gás – 289
Energia de ligação – é a necessária para rom-
per um mol da ligação. Calcule a variação da entalpia padrão, em
Exemplo kJ/mol da reação:
A energia da ligação C – H é 100Kcal/mol. C(grafite) + 2 H2(g) → CH4(g)
Significa que são necessárias 100Kcal para romper
um mol (6,02 . 1023) da ligação do tipo C – H. 2 Dadas as seguintes equações, a 25 oC:
Exercício resolvido C(grafite) + 2 H2(g) + ½ O2(g) → CH3OH(l) + 238,6 kJ
Calcule a variação da entalpia na queima do CO2(g) → C(grafite) + O2(g) – 393,5 kJ
acetileno, dadas as energias de ligação: H2(g) + ½ O2(g) → H2O(l) + 285,8 kJ
C C : 127Kcal/mol a) Calcule a entalpia de combustão completa do
C H : 100Kcal/mol
O O : 118 Kcal/mol metanol, a 25 oC.
C O : 178 Kcal/mol b) Tal processo é endotérmico ou exotérmico?
O H : 110 Kcal/mol
5
1C 2H2 + O 2 → 2CO 2 + 1H2O
2 3 O diagrama a seguir contém valores das entalpias
Representando as ligações, temos: das diversas etapas de formação do NaCl(s) a par-
5
tir do Na(s) e do Cl2(g).
H C C H+ O O 20 C O +1 O
2
H H
ligações rompidas, reagente ligações formada
absorve calor ou seja liberada calor
H entra > 0 H sai < 0
1C C 1 X 127 127 Kcal 4C O 4 X 178 712 Kcal
2C H 2 X 100 200 Kcal 2O H 2 X 110 220 Kcal
5 5
O O X 118 295Kcal
2 2
H entra 622 Kcal H sai - 932 Kcal
Como ∆H = somatório das energias das ligações
rompidas + somatório das energias das ligações for-
madas, temos:
∆H = lig. rompidas + lig. formadas
∆H = 622Kcal + ( − 932Kcal)
∆H = −310Kcal/mol
Determine, em kcal, a variação de entalpia,
H, da reação:
Editora Exato 8

4. Na(s) + ½ Cl2(g) → NaCl(s) Resolução: A reação é endotérmica, pois
quando o H for maior que zero indica que a reação
está absorvendo energia.
EXERCÍCIOS RESOLVIDOS
EXERCÍCIOS
1 Em um determinado tipo de doce diet, existe 0,10
g de lipídios para cada 100 g de doce. Considere 1 Cada uma das reações abaixo libera energia:
que esses lipídios sejam todos representados pela I. C(grafite) + ½ O2(g) → 1 CO(g) H1
tripalmitina (M = 800 g/mol) e que essa será II. Sn(S) + 1 O2(g) → 1 SnO2(S) HII
queimada no organismo segundo a equação abai- Sabendo-se que o H1 e HII são as entalpias
xo. de reação para os processos I e II, respectivamente, e
que s = fase sólida, g = fase gasosa e grafite = forma
alotrópica do carbono, julgue os itens seguintes e cer-
to ou errado.
1 Os reagentes envolvidos na reação II são as
substâncias simples mais estável dos elementos
estanho e oxigênio.
2 As quantidades H1 e HII são conhecidas
como variação de entalpias de formação de
CO(g) e SnO2(S), respectivamente.
Calcule, em quilocalorias, a energia que será 3 O HII é maior que zero.
produzida pelo consumo de 1 kg desse doce, despre- 4 O processo II é um exemplo de reação de
zando a parte fracionária de seu resultado, caso exis- combustão.
ta.
Resolução: 2 A energia elétrica pode ser gerada por meio de
o problema citou: 100g de doce → 0,10g de lipídio usinas termelétricas, as quais produzem energia
elétrica a partir de energia térmica. Abaixo, são
1 kg (1000g) de doce → X g de lipídeo. apresentadas equações de duas fontes diferentes
X = 1 g de lipídeo de energia térmica que podem ser utilizadas ter-
mologicamente na obtenção de energia elétrica.
Para transformar a massa do lipídio para o nú- I – C(s) + O2(g) → CO2(g) ∆H = - 393 kJ/mol
mero de mols, será necessário realizar outra regra de
três. II – 1n + 92U235 → 36Kr92 + 56Ba141 + 3 1n
1 mol de lipídio → 800 g de lipídio ∆H = -1,9 x 1010 kJ/mol.
X mol de lipídio → 1 g de lipídio Analise tais equações e julgue os itens a seguir.
X = 0,00125 mol
1 A variação de entalpia da equação I pode ser
aumentada, se a mesma reação for desenvolvi-
Como último passo vamos calcular a quantida- da em mais de uma etapa.
de de energia liberada. 2 A equação II representa uma transformação
química.
1 mol libera → 5488 kcal
  3 As espécies do início dessas reações possuem
0,00125 mol libera → X
  uma quantidade de energia armazenada menor
do que as espécies obtidas no final do proces-
X = 6,86 kcal so.
4 A decisão da escolha da melhor opção tecno-
lógica entre os dois processos não pode ser fei-
2 Na transformação química abaixo, que ocorre em
aparelhos comercializados com o nome de ozoni- ta simplesmente a partir dos valores da ∆H das
zador, tem-se: reações acima.
3 O2(g) → 2 O3(g) H = + 68 kcal
Tal reação é endotérmica ou exotérmica? 3 O calor liberado na queima de um mol de uma
substância combustível, em condições estabeleci-
das, é chamado de calor molar de combustão e
a quantidade de calor liberada por unidade de
massa da substância combustível é chamada de
poder calorífico. Analise os dados da tabela abai-
xo.
Editora Exato 9

5. Substância Calor molar de Poder calorífico e) há absorção de 180kcal, pois a reação é endo-
combustão (kJ/Kg) térmica.
(kJ/mol)
Hidrogênio 285,5 142750 7 Indique se as reações abaixo são endotérmicas ou
exotérmicas:
Butano 2878,6 49631
a) 2NH3(g) N2(g) + 3 H2(g) -22kcal
Julgue os itens. b) C(grafite) + O2 -26,4kcal CO2(g)
c) H2(g) + ½O2(g) H2O(Liq) + 94 Kcal
1 Na combustão de 1 kg de butano, é obtida um
quantidade de calor menor do que na combus- d) 3C(grafite) + 4H2(g) C3H8(g) ∆H = -24Kcal
tão de 1kg de gás hidrogênio (H2). e) 3O2(g) 2O3(g) ∆H = 68Kcal
2 O gás hidrogênio (H2) não é considerado um
bom combustível em função do seu poder ca- 8 (UFSC) Dadas as reações:
lorífico. I) C( grafite) + O2( g) → CO2( g) ∆H = -94,1 kcal
3 Na combustão dessas substancias, a energia
1
liberada na formação das ligações dos produtos II) H2O(l) → H2( g) + 02( g) ∆H = +68,3 kcal
é menor que a energia absorvida na ruptura das 2
ligações dos reagentes. Calcule a variação de entalpia da reação:
3
4 A soma das energias de ligação do butano é C( grafite) + O + H2( g) → CO2( g) + H2O(l)
2 2 ( g)
maior do que a do hidrogênio.
e assinale a opção correta.
a) –25.8 e a reação é endotérmica.
4 (SANTA CASA) Com base nos seguintes dados: b) –162.4 e a reação é endotérmica.
Fe(s) + 1/2 O2(g) → FeO(s); ∆H = -270 kJ c) 162.4 e a reação é endotérmica.
2Fe(s) + 3/2 O2(g) → Fe2O3(s); ∆H = -820 kJ d) –162.4 e a reação é exotérmica.
obtém-se, para o ∆H da reação e) –25.8 e a reação é exotérmica.
2 FeO(s) + 1/2O2(g) → Fe2O3(s), o valor:
a) –280 kJ d) +280 kJ 9 (FUVEST) Com base nas variações de entalpia
b) –550 kJ e) +550 kJ associadas às reações abaixo:
c) –1090 kJ
N2(g) + 2O2(g) → 2 NO2(g) ∆H = +67.6
kJ
5 Conhecidas as entalpias: N2(g) + 2O2(g) → N2O4(g) ∆H = +125,6 kJ
C2H6(g) + 7/2 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) Pode-se prever que a variação de entalpia associa-
∆H = -372.9 kcal/mol da à reação de dimenrização do NO2 será igual a
H2(g) + 1/2 O2(g) → H2O(l) a) –58,0 kJ d) +77,2 kJ
b) +58.0 kJ e) +648 kJ
∆H = -68.3 kcal/mol
c) –77,2 kJ
C2H4(g) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 2H2O(l)
∆H = -337.3 kcal/mol
Calcule a entalpia de hidrogenação do etileno (C2H4) 10 (CEUB) Dadas as reações:
C2H4(g) + H2(g) → C2H6(g) C(grafite) + 02 C02(g) ∆H = -94,1Kcal/mol
1
H2 (g) + O2 (g) → H2O(liq) ∆H = -68,3kcal/mol
2
6 Dada a equação termoquímica: C(grafite ) + 2H2(g) → CH4(g) ∆H = -17,9kcal/mol
S(s) + O2(g) → SO2(g) ∆H = -72kcal
A quantidade de calor fornecido pela combustão
de 320g de metano será:
Dados: S = 32g/mol; O = 16g/mol.
DADOS: C = 12, H=1 e O = 16
a) 212,8kcal.
Na formação de 160g de dióxido de enxofre:
b) 1212kcal.
a) há liberação de 72 kcal, pois a reação é exo-
c) 1228kcal.
térmica.
d) 4256kcal.
b) há absorção de 72 kcal, pois a reação é endo- e) 4848kcal.
térmica.
c) não há troca de calor, pois a reação é atérmica.
d) há desprendimento de 180 kcal, pois a reação é
exotérmica.
Editora Exato 10

6. GABARITO
Estudo Dirigido
1 H = – 101 kJ.
2 a) H = – 728,5 kJ
b) Exotérmico
3 H = – 98,2 kcal
Exercícios
1 C, C, E, C
2 E, E, E, C
3 E, C, C, E
4 A
5 –32,7KJ/mol.
6 D
7 a) Endotérmica.
b) Exotérmica.
c) Exotérmica.
d) Exotérmica.
e) Endotérmica.
8 D
9 B
10 D
Editora Exato 11