Planodeensino-equaçõestermo-funec-2023

Prévia do material em texto

FUNEC-INCONFIDENTES 
 
QUÍMICA – 2ª ANO. PROFESSOR NERO LOPES. 
 
Instruções: primeiro o aluno deve assistir os vídeos abaixo no Youtube, em seguida 
ler a matéria abaixo e depois resolver os exercícios. 
 
 
Equações Termoquímicas: vídeos indicados 
 
 
1. Mudanças de Estado: https://www.youtube.com/watch?v=cySVQzTEjmk 
 
02: Gráficos de entalpia: https://www.youtube.com/watch?v=s64xgKLPn2A 
 
03: Cálculo de ΔH formação: https://www.youtube.com/watch?v=oOB6TGuiZBQ 
 
04: Exercícios corrigidos: https://www.youtube.com/watch?v=KJaGryupGrg&t=125s 
 
05: Experimentos (Termita 1): https://www.youtube.com/watch?v=6F06yHIfSm8&t=1s 
 
06: Experimentos (Termita 2): https://www.youtube.com/watch?v=KDHru1KNdG8 
 
 
 
 
 
 
 
https://www.youtube.com/watch?v=cySVQzTEjmk
https://www.youtube.com/watch?v=s64xgKLPn2A
https://www.youtube.com/watch?v=oOB6TGuiZBQ
https://www.youtube.com/watch?v=KJaGryupGrg&t=125s
https://www.youtube.com/watch?v=6F06yHIfSm8&t=1s
https://www.youtube.com/watch?v=KDHru1KNdG8
Equações Termoquímicas 
Fonte: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/termoquimica-.htm 
 
As equações químicas são formas de se representar as reações 
químicas. De modo similar, as equações termoquímicas são usadas 
para representar os processos que envolvem troca de calor, que 
podem ser endotérmicos (com absorção de calor) ou exotérmicos 
(com liberação de calor). 
Nessas equações aparecem os mesmos símbolos (como as fórmulas 
e os estados físicos das substâncias) e números (como índices e 
coeficientes) que aparecem em uma equação química normal. 
As equações termoquímicas não são usadas para representar 
somente reações químicas, mas também processos físicos em que 
há trocas de calor, como as mudanças de estados físicos. Veja 
abaixo as mudanças de estado físico da água e as equações 
termoquímicas em cada caso: 
 
https://brasilescola.uol.com.br/quimica/termoquimica-.htm
Fusão: H2O(s) → H2O(ℓ) ∆H = + 7,3 kJ 
Solidificação: H2O(ℓ) → H2O(s) ∆H = - 7,3 kJ 
Vaporização: H2O(ℓ) → H2O(v) ∆H = + 44 kJ 
Condensação: H2O(v) → H2O(ℓ) ∆H = - 44 kJ 
Observe que quando um processo é inverso ao outro, o valor da 
variação de entalpia é o mesmo, porém, com sinais opostos, pois em 
um processo está ocorrendo absorção de calor (endotérmico), 
enquanto no outro está ocorrendo liberação de calor (exotérmico). 
Dessa forma, nunca esqueça: se for inverter uma equação 
termoquímica, lembre-se de inverter também o sinal de ∆H. 
 
Entalpia nas mudanças de estado físico 
 
Entalpia é a quantidade de energia em uma determinada reação, 
podemos calcular o calor de um sistema através da variação da 
entalpia (∆H). 
 
 
 
A figura representa uma mudança de estado físico do sólido para o 
líquido (fusão). Ela ocorre quando a água passa por uma entalpia de 
fusão: derretimento do gelo decorrente de uma absorção de calor. A 
quantidade de calor necessária para que este processo ocorra é 7,3 
KJ/mol (fusão de 1 mol de H2O(s)). Equação do processo: 
 
H2O (s) → H2O (l) ∆H = + 7,3 KJ/mol 
Agora se atente para a imagem abaixo: 
 
 
 
Repare no vapor saindo da chaleira, ele demonstra uma mudança de 
estado físico. A água do interior da chaleira estava no estado líquido, 
mas em razão da absorção de calor passou para o estado gasoso. O 
calor necessário para que a entalpia de vaporização ocorra em 1 mol 
de H2O(l) é de 44 KJ/mol, conforme a equação: 
 
H2O (l) → H2O (v) ∆H = + 44 KJ/mol 
 
 
 
Entalpia Padrão de Formação 
 
 
Variação de Entalpia nas reações 
 
Entalpia é a quantidade de energia em uma determinada reação, a 
variação de Entalpia é referente à origem desta energia. Por 
exemplo, se a energia é proveniente de uma reação de Fusão 
(passagem de uma substância do estado sólido para o líquido), 
teremos a Entalpia de Fusão. 
Existem vários tipos de Entalpia, veja abaixo: 
 
Entalpia de formação: é a variação de entalpia verificada na 
formação de 1 mol de moléculas de uma determinada substância no 
estado padrão (em condições ambientes (25° C e 1 atm) e no estado 
alotrópico mais estável). Vamos considerar a água como sendo esta 
substância: 
H2 (g) + ½ O2 (g) → 1 H2O (l) ∆Hf = -68,3 Kcal/mol 
O dado principal fornecido pelas 
equações termoquímicas é a 
variação da entalpia (∆H) 
 
A entalpia de formação da água (H2O) é -68,3 Kcal/mol, este valor 
corresponde à obtenção de 1 mol de H2O (l) através dos elementos 
em estado-padrão. 
 
Entalpia de neutralização: valor decorrente do calor absorvido na 
neutralização de 1 mol de OH- (aq) com 1 mol de H+ (aq), estando 
eles em soluções aquosas e diluídas. 
H+ (aq) + OH- (aq) → H2O (l) ∆H = -13,8 Kcal/mol 
 
Entalpia de dissolução: é o calor constatado na dissolução de 1 mol 
de soluto em solvente, na quantidade suficiente para se obter uma 
solução diluída. 
HCl(g) + H2O (l) → H30+(aq) + Cl- (aq) ∆H = -18,0 Kcal /mol 
A equação acima representa a entalpia de dissolução do gás 
clorídrico. 
 
Entalpia de combustão: é o calor absorvido na combustão total de 
1 mol da substância, em condições ambientes (25° C e 1 atm). A 
combustão libera calor, ela ocorre entre um combustível e um 
comburente, o combustível pode ser qualquer substância, o principal 
comburente é o oxigênio. 
1 CH4(g) + 2 O2(g) → CO2(g) + 2 H2O(l) ∆H = - 212,8 Kcal/ 
mol 
O valor - 212,8 Kcal/mol é referente à combustão de 1 mol de metano 
CH4(g) em condições ambientes de 25°C e pressão de 1 atm. 
 
Entalpia de solidificação: corresponde à variação de entalpia na 
solidificação total de 1 mol da substância, à pressão de 1 atm. 
H2O (l) → H2O (s) Δ H = - 1,7 Kcal / mol 
 
Entalpia de condensação: referente à variação de entalpia na 
condensação total de 1 mol da substância, à pressão de 1 atm. 
H2O (v) → H2O (l) Δ H = - 10,5 Kcal / mol 
 
Entalpia de fusão: variação de entalpia na fusão total de 1 mol da 
substância, à pressão de 1 atm. 
H2O (s) → H2O (l) Δ H = + 1,7 Kcal / mol 
 
Entalpia de vaporização: corresponde à variação de entalpia na 
vaporização total de 1 mol da substância, à pressão de 1 atm. 
H2O (l) → H2O (v) Δ H = + 10,5 Kcal / mol 
 
Entalpia de Formação 
 
A variação de entalpia envolvida na formação de 1 mol de um produto 
a partir de substâncias simples, estando todos os reagentes e os 
produtos em seus estados-padrão, recebe o nome de entalpia-
padrão de formação, ou calor-padrão de formação ou simplesmente 
entalpia de formação. 
 
 
A entalpia de formação, também denominada entalpia-padrão de 
formação, ou calor-padrão de formação, é o cálculo do calor liberado 
ou absorvido na formação de 1 mol de uma substância a partir de 
substâncias simples, no estado padrão. 
É impossível calcular o valor absoluto das entalpias de cada 
substância, mas é possível calcular a variação da entalpia que ocorre 
na reação, por meio de um calorímetro. 
É preciso lembrar que se convencionou adotar o valor da entalpia 
igual a zero para as substâncias simples no estado padrão. Dessa 
forma, se quisermos descobrir qual é a entalpia de formação de uma 
substância é só saber o valor da entalpia da reação de formação dela 
a partir de substâncias simples. 
Por exemplo: queremos descobrir a entalpia de 18 gramas de água, 
que corresponde a 1 mol, pois sua massa molar é de 18 g /mol. Para 
tal, precisamos primeiro da reação de formação da água a partir de 
substâncias simples, conforme mostrado abaixo: 
 
A entalpia de formação 
corresponde à variação da 
entalpia no processo de 
formação de uma substância 
composta por substâncias 
simples 
 
 
 
 
Observe que o valor da variação da entalpia que houve nessa reação 
foi determinado experimentalmente por meio de um calorímetro e é 
igual a -286 kJ/mol. 
 
A fórmula que calcula essa variação de entalpia (ΔH) é:ΔH = HProdutos – HReagentes 
 
Assim, visto que já sabemos o valor de ΔH e que a entalpia dos 
reagentes é igual a zero (pois são substâncias simples no estado 
padrão), podemos, então, concluir que o valor da entalpia de 1 mol 
de água é igual à variação de entalpia da reação de formação, já que 
ela é o único produto dessa reação, conforme mostrado abaixo: 
ΔH = HProdutos – HReagentes 
 
-286 kJ/mol = HH2O – (HH2 + H1/2 O2) 
-286 kJ/mol = HH2O – 0 
HH2O = - 286 kJ/mol 
Esse tipo de entalpia, conseguido a partir da entalpia das substâncias 
simples no estado padrão é, portanto, a entalpia padrão de formação 
(ΔH0). 
 
Agora, existem muitas substâncias que não são formadas 
diretamente por uma única reação, como é o caso da água. Nesses 
casos, a entalpia de formação pode ser calculada a partir da variação 
de entalpia da reação. 
 
Por exemplo, o NH4Cl é formado pela seguinte reação: 
NH3 + HCl → NH4Cl ΔH = -176 kJ/mol 
 
Observe que nenhum dos reagentes é uma substância simples, 
portanto, não podemos atribuir a eles a entalpia igual a zero. 
Precisamos saber as entalpias de formação de cada um dos 
reagentes, pois esses sim são formados por reações entre 
substâncias simples: 
NH3 : ΔH = -46 kJ/mol 
HCl : ΔH = -92,4 kJ/mol 
Somando essas duas entalpias, obtemos o valor da entalpia dos 
reagentes e podemos descobrir a entalpia do NH4Cl: 
HR = HNH3 + HHCl 
HR = (-46 + (-92,4) kJ/mol) 
HR = -138,4 kJ/mol 
 
Substituindo na fórmula: 
 
 ΔH = HProdutos – HReagentes 
-176 = HNH4Cl - ( -138,4) 
HNH4Cl = - 176 - 138,4 
HNH4Cl = -314,4 kJ/mol 
 
Nesse caso, somamos diretamente os valores das entalpias de 
formação dos reagentes porque a proporção da reação era de 
apenas 1 mol. No entanto, se em outras reações a quantidade de 
mols for diferente, será necessário primeiro multiplicar a entalpia de 
formação do reagente pelo número de mols. 
Abaixo segue uma tabela com a entalpia padrão de formação de 
algumas substâncias a 25 °C e 1 atm: