reacÇÕes quÍmicas e balanÇos energÉticos
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ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELAS. Física e Química A – 11º ano Ano lectivo 2010/2011. REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS. UNIDADE 1 – QUÍMICA E INDÚSTRIA: EQUILÍBRIOS E DESIQUILÍBRIOS 1.2. – REACÇÕES QUÍMCIAS - ASPECTOS QUANTITATIVOS E BALANÇOS ENERGÉTICOS. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
UNIDADE 1 – QUÍMICA E INDÚSTRIA: EQUILÍBRIOS E DESIQUILÍBRIOS1.2. – REACÇÕES QUÍMCIAS - ASPECTOS QUANTITATIVOS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
ESCOLA BÁSICA E SECUNDÁRIA DE VELASFísica e Química A – 11º ano
Ano lectivo 2010/2011
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Primeira Lei da Termodinâmica ou Princípio da Conservação de Energia,
afirma que a energia de um sistema isolado é constante.
pc
pccp
ΔΔ
Δ Δ constante0ΔU constante Usistema do interna energiaU
0
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Nos sistemas isolados:•Numa reacção exotérmica há aumento de temperatura o que corresponde
a um aumento da energia cinética; logo tem de haver uma diminuição da
energia potencial.
•Numa reacção endotérmica há diminuição de temperatura o que
corresponde a uma diminuição da energia cinética; logo tem de haver um
aumento da energia potencial.
pc
pc
EET:aendotérmic Reacção
EET:exotérmica Reacção
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Em sistemas fechados há troca de energia com o exterior, mas a soma da
energia total do sistema com a energia do meio exterior é constante.
exterior meiosistema
exterior meiosistema
exterior meiosistema
ΔUΔU0ΔUΔU
0ΔU constante UconstanteUU
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
PRIMEIRA LEI DA TERMODINÂMICA
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
As trocas de energia com o meio exterior podem ser feitas sob a forma de calor – Q - ,
de trabalho – W - , e ainda de radiação – R-.
Por convenção, tudo o que entra no sistema é positivo e tudo o que sai é negativo.
Sistema
Q >0W >0
W< 0 Q < 0
Trocas de energia entre um sistema e o meio exterior sob a forma de calor (Q) e de trabalho(W).
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DA REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
A energia transferida como calor entre o sistema reaccional e o meio exterior, à
medida que a reacção decorre e de modo a que a temperatura do sistema não se
altera, designa-se por calor de reacção.
Designa-se por calor de reacção, (Q), a uma dada temperatura, a quantidade de
calor trocada entre o sistema e o meio exterior, necessária para que a temperatura do
sistema depois da reacção seja a mesma que no início da reacção.
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DA REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Reacção exotérmica
T1T2 > T1 T1
Início da reacção
- Q
A temperatura do sistema aumenta
Para que a temperatura fique igual à
inicial, há saída de calor para o meio exterior.
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CALOR DA REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
+ Q
Início da reacção A temperatura
do sistema diminui
Para que a temperatura fique igual à inicial, há entrada de calor do meio exterior.
Reacção endotérmica
T1T2 < T1 T1
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DA REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Para além da energia interna, existem outras funções termodinâmicas que podem
definir o estado de um sistema, estando todas relacionadas entre si.
•Reacções que se realizam a volume constante, o calor da reacção
define-se por QV.
•Reacções que se realizam a pressão constante, o calor da reacção
define-se por QP ou variação de entropia (H).
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DA REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
E
Coordenada da reacção
Reagentes
Produtos da reacção
H < 0QP
Numa reacção exotérmica, o sistema cede calor ao meio exterior.
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DE REACÇÃO
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
E
Coordenada da reacção
Reagentes
Produtos da reacção
H > 0
QP
Numa reacção endotérmica, o sistema recebe calor do meio exterior.
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
EQUAÇÕES TERMOQUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Uma equação termoquímica especifica o valor do calor de reacção, H,
correspondente a uma determinada temperatura.
EXEMPLO 1:Reacção de síntese do amoníaco – reacção exotérmica:
Esta reacção indica que por cada mole de moléculas de amoníaco formado se libertam 45 KJ de energia.
45KJ Δ(g)NH(g)H3(g)N21
ou 90KJ Δ(g)2NH(g)3H(g)N
322
322
2
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EQUAÇÕES TERMOQUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
EXEMPLO 2:Reacção de síntese de monóxido de azoto – reacção endotérmica:
Esta reacção indica que por cada mole de moléculas de monóxido de azoto formado é absorvida uma energia de 90,5 KJ de energia, a uma dada pressão.
90,5KJ ΔNO(g)(g)O1(g)N21
ou 181KJ Δ2NO(g)(g)O(g)N
22
22
2
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CALOR DE REACÇÃO E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
• Na formação de uma ligação química há libertação de energia, chamada
energia de ligação.
• Na quebra de uma ligação há absorção de energia, chamada energia de
dissociação.
• Energia de ligação e energia de dissociação têm valores simétricos.
Quanto mais forte é uma ligação química maior é a energia libertada quando
essa ligação se forma e, consequentemente, maior será a energia absorvida na
quebra dessa ligação.
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DE RAEACÇÃO E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
O calor de reacção pode ser atribuído à variação de energia interna do sistema
reaccional verificada aquando da quebra das ligações nos reagentes e da
formação de novas ligações nos produtos da reacção.
Exemplo da reacção de síntese de amoníaco
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DA REACÇÃO E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Em suma:
Existem dois factores que determinam se uma reacção é exotérmica ou endotérmica:
As forças relativas das ligações medidas pelas respectivas energias de ligação,
O número relativo de ligações quebradas e formadas.
Nas reacções atérmicas (H =0), a energia absorvida na quebra de ligações é
igual à energia libertada na formação de ligações.
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DE REACÇÃO E LILGAÇÕES QUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
PROPRIEDADES DAS EQUAÇÕES TERMOQUÍMICAS
1 – Invertendo a equação, H muda de sinal;Exemplo:
2 – Multiplicando ou dividindo os coeficientes estequiométricos por um dado valor, H é também multiplicado ou dividido por esse mesmo factor;Exemplo:
3 - Se uma equação termoquímica resultar da soma de duas ou mais equações (etapas), então, o H da equação geral é igual à soma dos H das várias etapas.
Hglobal = H1 + H2 + …
57KJ Δ(g)O21NO(g) (g)NO
57KJ Δ(g)NO(g)O21
NO(g)
22
22
KJ 114- 57KJ)( Δ(g)NO(g)O2NO(g)
57KJ Δ(g)NO(g)O21NO(g)
22
22
22
LEI DE HESS
REACÇÕES QUÍMICAS E BALANÇOS ENERGÉTICOS
CALOR DE REACÇÃO E LIGAÇÕES QUÍMICAS
Física e Química A | 11º ano Ano Lectivo 2010/2011
Segundo a Lei de Hess, o valor de H, para uma dada reacção global, é o mesmo quer a
reacção seja directa ou se processe em etapas, ou seja, H de uma reacção só depende
do estado inicial e do estado final do sistema.
Exemplo de uma aplicação da Lei de Hess:Calcular o calor de reacção (H) para a reacção de combustão de metano a partir das equações parciais 1, 2 e 3 abaixo indicadas:
A equação química que traduz a reacção de combustão do metano é:
KJ 286 - ΔO(g)H(g)O21(g)H (3)
393,5KJ- Δ(g)CO(g)OC(s) (2)KJ 74,8 - Δ(g)CH(g)2HC(s) (1)
222
22
42
(A) O(l)2H(g)CO(g)2O(g)CH 2224