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TERMOQUÍMICA O que é termoquímica ? Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Piauí Campus Teresina Central (CTC) Departamento de Formação de Professores Coordenação de Química Disciplina: Educação de Jovens e Adultos - EJA Ministrante: Bruno Rafael e Wallyson Douglas Pontos a serem discutidos Conceito de Termoquímica; Processos Exotérmicos e Endotérmicos; Trocas de calor que acompanham as reações Químicas; Entalpia e suas variações em reações Endotérmicas e Exotérmicas; Conceito de Termoquímica ➢ É o ramo da Química que estuda as trocas de energia, na forma de calor envolvida nas reações químicas e nas mudanças do estado físico das substancias. A queima de madeira está liberando calor para o ambiente em torno da fogueira. Quando dois sistemas em contato apresentam diferentes temperaturas, o calor (energia térmica) se transfere de um para outro, isto é, o calor é transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio. Processos Exotérmicos e Endotérmicos São dois processos em que há trocas de energia em forma de calor: Fenômeno químico exotérmico: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) + 889,5 kj A combustão de 1 mol de metano libera 889,5 KJ. A coloração azulada da chama caracteriza a combustão completa. Processo exotérmico: Ocorre a liberação de calor. Fenômeno físico exotérmico Quando 1,0 mol de água líquida se solidifica transformando-se em 1,0 mol de água sólida, ocorre a liberação de 7,3 kj. H2O (l) → H2O (s) + 7,3 KJ Os processos exotérmicos podem ser representados da seguinte maneira: Fenômeno químico endotérmico Fe2O4 (s) + 3 C (s) + 491,5 Kj → 2 Fe (s) + 3 CO (g) A transformação de 1,0 mol de hematita (Fe2O3) em ferro metálico ocorre com a absorção de 491,6 Kj. Substâncias no estado inicial → substancias no estado final + calor Processo endotérmico: Ocorre a adsorção de calor. Fenômeno físico endotérmico Quando 1 mol de água líquida absorve 44 kj do ambiente, se transforma em água no estado de vapor. H2O (l) + 44 Kj → H2O (g) A roupa molhada pendurada em um varal seca mais rapidamente em dias quentes e secos. Substância no estado inicial + calor → substância no estado final Relação entre quantidades de matéria e de calor Conceito A quantidade de calor liberado ou absorvido é sempre proporcional à quantidade das substancias envolvidas. Observe a imagem abaixo a transformação do gás ozônio em gás oxigênio. Essa reação também pode ser representada esquematicamente pela equação: 2 O3 (g) → 3 O2 (g) + 426,9 kj Podemos concluir que nessa reação, ocorre a liberação de 426,9 kj ➢ Exemplo: A partir dessa reação podemos calcular o calor liberado para quaisquer outras quantidade, por exemplo a transformação de 20 mol de O3. Vamos Praticar ? 1) (VUNESP SP) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: I. gás queimando em uma das “bocas” do fogão e II. água fervendo em uma panela que se encontra sobre esta “boca” do fogão. Com relação a esses processos, pode-se afirmar que: a) I e II são exotérmicos. b) I é exotérmico e II é endotérmico. c) I é endotérmico e II é exotérmico. d) I é isotérmico e II é exotérmico e) I é endotérmico e II é isotérmico. Resolução 1) (VUNESP SP) Em uma cozinha, estão ocorrendo os seguintes processos: I. gás queimando em uma das “bocas” do fogão e II. água fervendo em uma panela que se encontra sobre esta “boca” do fogão. Com relação a esses processos, pode-se afirmar que: a) I e II são exotérmicos. b) I é exotérmico e II é endotérmico. c) I é endotérmico e II é exotérmico. d) I é isotérmico e II é exotérmico e) I é endotérmico e II é isotérmico. 2) (UFRGS-RS) Em nosso cotidiano ocorrem processos que podem ser endotérmicos (absorvem energia) ou exotérmicos (liberam energia). Assinale a alternativa que contém apenas fenômenos exotérmicos ou apenas fenômenos endotérmicos. a) Explosão de fogos de artifícios – combustão em motores de automóveis – formação de geada. b) Secagem de roupas – formação de nuvens – queima de carvão c) Combustão e motores de automóveis – formação de geada – evaporação formação dos lagos. d) Evaporação de água dos lagos – secagem de roupas – explosão de fogos de artifícios. e) Queima de carvão – formação de geada – derretimento de gelo. 2) (UFRGS-RS) Em nosso cotidiano ocorrem processos que podem ser endotérmicos (absorvem energia) ou exotérmicos (liberam energia). Assinale a alternativa que contém apenas fenômenos exotérmicos ou apenas fenômenos endotérmicos. a) Explosão de fogos de artifícios – combustão em motores de automóveis – formação de geada. b) Secagem de roupas – formação de nuvens – queima de carvão c) Combustão e motores de automóveis – formação de geada – evaporação formação dos lagos. d) Evaporação de água dos lagos – secagem de roupas – explosão de fogos de artifícios. e) Queima de carvão – formação de geada – derretimento de gelo. ENTALPIA Tanto em processos endotérmicos como exotérmicos ocorre uma troca de calor entre o sistema reativo e a vizinhança (meio ambiente). A Entalpia está relacionado com a quantidade de calor absorvido ou liberado. A entalpia é uma propriedade extensiva da matéria, isto é, depende da quantidade da substancia. A fotografia ao lado mostra uma reação de combustão pode ser representada da seguinte forma: A energia liberada estava contida nos reagentes e, quando eles se transformam nos produtos, ela foi liberada. Isso permite concluir que cada substancia deve apresentar certo conteúdo de energia, denominado entalpia e representado pela letra H. madeira + oxigênio → gás carbônico + água + calor Cálculo da variação de entalpia O cálculo da variação da entalpia é dado pela expressão genérica: Em um processo endotérmico, a entalpia do sistema reativo aumenta, enquanto em um processo exotérmico ela diminui. Variação da entalpia (∆H) em reações endotérmicas Nas reações endotérmicas, como ocorre absorção de calor, a entalpia dos produtos (Hp) é maior que a entalpia dos reagentes. Considere, como exemplo a decomposição térmica da amônia (NH3), na qual são produzidos os gases N2 e H2, o processo pode ser representado por: 2NH3(g) → N2(g) + 3H2(g) ∆H= +92,2 kj Graficamente, temos a seguinte expressão: Podemos concluir que na decomposição de 2 mol de gás amônia, formou-se 1 mol de gás nitrogênio e 3 mols de gás hidrogênio, absorvendo 92,2 Kj. Variação da entalpia (∆H) em reações exotérmicas Nas reações exotérmicas, em razão de liberação de calor, a entalpia dos produtos (HP ) é menor que a entalpia dos reagentes (HR). Considere, por exemplo a representação da amônia, na qual a variação de entalpia (∆H) é negativa porque se trata de uma reação Exotérmica. N2 (g) + 3H2 (g) → 2H3 (g) ∆H= -92,2 kJ Exemplos Exotérmicos e Endotérmicos Obrigado pela compressão !