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TermoquTermoquíímicamica

Prof. Prof. MsMs. João Neto. João Neto

Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 2

H2

O2

NH4ClO4


TERMOQUÍMICA: é o ramo da Química que tem por objetivo o estudo da energia associada a uma reação química.

Um dos maiores problemas do homem, desde os tempos pré-históricos, éencontrar uma maneira de obter energia.


�Energia para aquecê-lo no inverno;


�Energia para acionar suas indústrias;


�Energia para transportá-lo de um canto a outro do mundo;


�Conversão de uma forma de energia em outra.


�Energia para a manutenção de sua vida e para o seu lazer, produzindo sons, imagens e fantasias.


Em nossa vida diária é muito comum observarmos reações químicas que ocorrem liberando ou absorvendo energia na forma de calor.

�Queima de uma vela;

�Queima de combustível;

�Queima da madeira;

Em cada um dos exemplos a energia liberada é aproveitada.


No caso específico da queima de um combustível, a energia é utilizada para movimentar os veículos que circulam no dia-a-dia das grandes cidades.


Há também reações que ocorrem mas que necessitam absorver energia, como é o caso das reações de fotossíntese, em que os vegetais recebem energia por intermédio da luz solar.

As relações existentes entre as reações químicas e a energia são estudadas pela termoquímica.


Bolsa de gelo instantâneo NH4NO3+H2O


As reações que ocorrem liberando energia são chamadas de reações exotérmicas (exo = para fora), enquanto as reações que ocorrem absorvendo energia são chamadas de endotérmicas (endo = para dentro).


Calorímetro


Calorímetros


inicialfinal

cmQ

Θ−Θ=∆Θ

∆Θ××=

Q=Quantidade de calor

m= massa da solução

c=calor específico (H2O=1cal/g.ºC)

∆Θ =variação de temperatura


Unidades

Caloria (cal)Caloria (cal)

1kcal (CCal)= 1000 cal

Joule (J)Joule (J)

1cal = 4,18J

1kcal = 4,18 kJ


ExemploExemplo

A dissolução de uma pequena quantidade de CaCl2 a 25ºC em água (a 25ºC) fez com que a temperatura da solução fosse para 33ºC. Considerando que a solução tem massa de 100g, qual o calor liberado nessa dissolução?


ResoluResoluççãoãoRetire os dados do enunciado:

Temperatura inicial=25ºC;

Temperatura final=33ºC

Massa da solução=100g

Calor específico da água = 1cal/g.ºC

Calor liberado=?


JoucalQ

CCg

calgQ

cmQ

C

oo

inicialfinal

3344800

81100

º8

2533

=

××

×=

∆Θ××=

=∆Θ

−=∆Θ

Θ−Θ=∆Θ


∆Θ××=↑↑ cmQ

ATENATENÇÇÃO!!!ÃO!!!

Quantidade de calor Quantidade de calor ééproporcional a massaproporcional a massa. Quanto maior a massa de soluto em dissolução, maior será o calor liberado.

>massa >calor

<massa <calor


Para poder interpretar a quantidade de calor envolvida num processo químico, será utilizada uma grandeza termodinâmica chamada de entalpia(H).

A entalpia corresponde à energia global de um sistema, à pressão constante. Jáa variação de entalpia (∆H) irá mostrar a quantidade de calor liberado ou absorvido em uma reação química.


∆H = calor liberado ou absorvido em qualquer reação química àpressão constante.

A variação de entalpia corresponde àdiferença entre o estado final de energia (energia dos produtos) e o estado final (energia dos reagentes) de um processo químico.


REAÇÕES EXOTÉRMICAS

Nas reações exotérmicas, o estado inicial será o que possui maior energia, provocando, durante a ocorrência da reação, uma perda (liberação) de energia.

∆H<0


O calor de reação para um processo exotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas:

�Escrever a quantidade de calor liberado do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está produzindo (liberando) calor

A + B �� C + D + calor


Veja alguns exemplos:

CO + 1/2O2 � CO2 + 67,4 kcal

H2 + 1/2O2 � H2O + 68,3 kcal

Ca + 1/2O2 � CaO + 151,8 kcal

H2 + Cl2 � 2HCl + 44 kcal


�Expressar o valor da variação de entalpia (∆H)

A + B �� C + D ∆H=-calor



CO + 1/2O2 � CO2 ∆H=-67,4 kcal

H2 + 1/2O2 � H2O ∆H=-68,3 kcal

Ca + 1/2O2 � CaO ∆H=-151,8 kcal

H2 + Cl2 � 2HCl ∆H=-44 kcal



A variação de entalpia também pode ser representada em grgrááficofico, sendo que a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa.

Imagine a reação:




HP

HR

∆H<0

A + B

C + D



21

40

∆H=-19

A + B

C + D



32

60

∆H=-28

A + B

C + D



O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energiadiagrama de energia.

Imagine a reação:




HP

HR

∆H<0

A + B

C + D



32

60

∆H=-28

A + B

C + D



21

40

∆H=-19

A + B

C + D


REAÇÕES ENDOTÉRMICAS

Nas reações endotérmicas, o estado inicial será o que possui menor energia, provocando, durante a ocorrência da reação, um ganho (absorção) de energia.

∆H>0


O calor de reação para um processo endotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas:

�Escrever a quantidade de calor absorvido do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está absorvendo (consumindo) calor

A + B �� C + D - calor



H2O � H2 + 1/2O2 - 68,3 kcal

CO2 � CO + 1/2O2 -67,4 kcal

CaO � Ca + 1/2O2 - 151,8 kcal

2HCl � H2 + Cl2 - 44 kcal


�Expressar o valor da variação de entalpia (∆H)

A + B �� C + D ∆H=+calor



H2O � H2 + 1/2O2 ∆H=+68,3 kcal

CO2 � CO + 1/2O2 ∆H=+67,4 kcal

CaO � Ca + 1/2O2 ∆H=+151,8 kcal

2HCl � H2 + Cl2 ∆H=+44 kcal



A variação de entalpia também pode ser representada em grgrááficofico, sendo que a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa.

Imagine a reação:




HR

HP

∆H>0

A + B

C + D



21

40

∆H=+19

A + B

C + D



32

60

∆H=+28

A + B

C + D



O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energia.

Imagine a reação:




HR

HP

∆H<0

A + B

C + D



32

60

∆H=+28

A + B

C + D



21

40

∆H=+19

A + B

C + D


Reação é endotérmica. Erlenmeyer fica colado no bloco de madeira



O ∆H sempre tem o mesmo sinalmesmo sinal do calor no reagente e sinal contrsinal contráárioriono produto. Veja no caso endotendotéérmicormico

A + B +5kJ �� AB

A + B �� AB - 5kJ

A + B �� AB ∆H=+5kJ



O ∆H sempre tem o mesmo sinalmesmo sinal do calor no reagente e sinal contrsinal contráárioriono produto. Veja no caso exotexotéérmicormico

AB – 5kJ �� A + B

AB �� A + B + 5kJ

AB �� AB ∆H=-5kJ

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