Termoquimica

1. TERMOQUÍMICA

Estuda liberações ou absorções de energia que ocorrem nas reações químicas.

Uma reação química é aquela em que uma ou mais substâncias reagem (sendo, portanto, chamadas de reagentes) para produzir uma ou mais novas substâncias (chamadas de produtos). Onde toda reação química absorve ou gera calor, ou seja, há sempre uma troca de energia. A emissão ou absorção de luz, de calor, de eletricidade são manifestações dessa energia que podem até provocar mudanças de estado físico nos componentes das reações.

1.1. CONCEITOS BÁSICOS DA TERMOQUÍMICA

• Variação de entalpia nas mudanças de estado físico;

• Equação Termodinâmica;

• Entalpia de formação;

• Entalpia de combustão;

• Entalpia de neutralização;

• Energia de ligação;

• Lei de Hess;

2. ENTALPIA

Calcula o calor de um sistema, é a forma mais usada de expressar o conteúdo calorífico de um componente em uma reação química. A variação da Entalpia está na diferença entre a entalpia dos produtos e a dos reagentes, sendo assim, o calor de uma reação corresponde ao calor liberado ou absorvido em uma reação.

2.1 . REAÇÕES EXOTÉRMICAS E ENDOTÉRMICAS

As reações que liberam calor para o ambiente externo são denominadas reações exotérmicas. Já as reações que absorvem calor do meio externo são as reações endotérmicas.

Exemplos:

A Cocção de alimentos: um alimento que está sendo cozido sobre o fogo está passando por uma reação endotérmica. A reação de combustão que perde calor para o ambiente externo, é um exemplo de reação exotérmica.

A energia liberada nas reações químicas está presente em várias atividades da nossa vida diária. Por exemplo, á o calor liberado na queima do gás butano que cozinha os nossos alimentos, é o calor liberado na combustão do álcool ou da gasolina que movimenta nossos veículos e á através das reações químicas dos alimentos no nosso organismo que obtemos a energia necessária para manutenção da vida.

A maioria das reações químicas ocorre produzindo variações de energia, que frequentemente se manifestam na forma de variações de calor. A termoquímica ocupa-se do estudo quantitativo das variações térmicas que acompanham as reações químicas. Essas reações são de dois tipos:

• Reações exotérmicas: as que liberam calor para o meio ambiente.

Exemplos:

 Combustão (queima) do gás butano, C4H10

C4H10(g) + 13/2 O2(g) => 4 CO2(g) + 5H20(g) + calor

 Combustão do etanol, C2H60:

C2H60(l) + 3O2(g) => 2 CO2(g) + 3 H2O(g) + calor

Na equação química, o calor é representado junto aos produtos para significar que foi produzido, isto á, liberado para o ambiente durante a reação.

• Reações endotérmicas: as que para ocorrerem retiram calor do meio ambiente.

Exemplos:

 Decomposição da água em seus elementos:

H20(l) + calor => H2(g) + 1/2 O2(g)

 Fotossíntese:

6 CO2(g) + 6 H20(l) + calor => C6H12O6(aq) + 6 O2(g)

Na equação química, a energia absorvida á representada junto aos reagentes, significando que foi fornecida pelo ambiente aos reagentes.

3 MEDIDA DO CALOR DE REAÇÃO

O calor liberado ou absorvido por um sistema que sofre uma reação química á determinado em aparelhos chamados calorímetros. Estes variam em detalhes e são adaptados para cada tipo de reação que se quer medir o calor. Basicamente, no entanto, um calorímetro é constituído de um recipiente com paredes adiabáticas, contendo uma massa conhecida de parede água, onde se introduz um sistema em reação. O recipiente é provido de um agitador e de um termômetro que mede a variação de temperatura ocorrida durante a reação.

A determinação do calor liberado ou absorvido numa reação química á efetuada através da expressão:

Onde:

• Q é a quantidade de calor liberada ou absorvida pela reação. Esta grandeza pode ser expressa em calorias (cal) ou em Joules (J). O Sistema Internacional de Medidas (SI) recomenda a utilização do Joule, no entanto, a caloria ainda é muito utilizada. Uma caloria (1 cal) é a quantidade de calor necessária para fazer com que 1,0 g de água tenha sua temperatura aumentada de 1,0ºC. Cada caloria corresponde a 4,18 J;

• m é a massa, em gramas, de água presente no calorímetro;

• c é o calor especifico do liquido presente no calorímetro. Para a água seu valor é 1 cal/g . ºC;

• é a variação de temperatura sofrida pela massa de água devido a ocorrência da reação. É medida em graus Celsius.

A rigor, deve-se considerar a capacidade térmica do calorímetro que inclui, além da capacidade térmica da água, as capacidades térmicas dos materiais presentes no calorímetro (agitador, câmara de reação, fios, termômetro etc.).

O calor de reação pode ser medido a volume constante, num calorímetro hermeticamente fechado, ou à pressão constante, num calorímetro aberto. Experimentalmente, verifica-se que existe uma pequena diferença entre esses dois tipos de medidas calorimétricas. Essa diferença ocorre porque, quando uma reação ocorre à pressão constante, pode haver variação de volume e, portanto, envolvimento de energia na expansão ou contração do sistema.

A variação de energia determinada a volume constante é chamada de variação de energia interna, e a variação de energia determinada à pressão constante é chamada de variação