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F R E N T E 3 355 • Entalpia é o calor potencial de um sistema. • ∆H = Hprodutos – Hreagentes • Reações exotérmicas: H H R H P Reação Caminho da reação Reagentes Produtos ∆H < 0 → ∆ < → + − → Reagentes Produtos ; H 0 Reagentes Produtos calor Reagentes calor Produtos • Reações endotérmicas: H H P H R Reação Caminho da reação Reagentes Produtos ∆H > 0 → ∆ > + → → − Reagentes Produtos ; H 0 Reagentes calor Produtos Reagentes Produtos calor • Fatores que alteram o ∆H: 1. Estados físicos: HX(g) > HX(l) > HX(s) Graficamente: H X(g) X() X(s) 2. Formas alotrópicas: H C(diamante) * C(grafite) ** +1,87 kJ H O 3 (g) * +142,3 kJ O 2 (g) ** 3 2 H P 4 (s) (branco) * +17,4 kJ P N (s) (vermelho) ** 4 N H S(monoclínico) * S(rômbico) ** +0,3 kJ *mais instável e maior entalpia **mais estável e menor entalpia 3. Quantidade de substâncias: Se multiplicarmos as quantidades de uma equação por x, o ∆H também deverá ser multiplicado por x. Se invertermos uma equação termoquímica, devemos trocar o sinal do ∆H. • Lei de Hess As equações químicas devem ser manipuladas como equações mate- máticas. A soma das equações fornece uma equação global cujo ∆H é a soma dos ∆H’s das etapas. • Entalpia de formação Uma reação de formação, do ponto de vista termoquímico, é aquela em que se forma 1 mol de uma determinada substância, partindo-se de substâncias simples nas suas formas mais estáveis, nas condições termoquimicamente padrão (P = 1 atm e T = 25 ºC). A entalpia de formação de substâncias simples nas suas formas mais estáveis é zero. ∆H = Hprodutos – Hreagentes • Energia de ligação Energia de ligação é a energia necessária para se quebrar 1 mol de uma determinada ligação interatômica, a fim de se obter átomos isolados no estado gasoso. X(g) – Y(g) + (energia de ligação)X–Y→ X(g) + Y(g) � � ∆ = ∆ + ∆H H H reação absorvido, reagentes valor positivo liberado, produtos valor negativo Resumindo QUÍMICA Capítulo 3 Termoquímica356 Quer saber mais? Sites • Como se determina o valor calórico de um alimento? <https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/como-se-determina-valor-calorico-um-alimento.htm>. • Datas e personagens na História da Termodinâmica <www.ifsc.usp.br/~donoso/termodinamica/Historia_Termodinamica.pdf>. Exercícios complementares 1 Udesc Dadas as seguintes equações: (A) 2 CO(g) + O2(g)→ 2 CO2(g) ∆H = –565,6 KJ (B) 2 CH4O(g) + 3 O2(g)→ 2 CO2(g) + 4 H2O(l) ∆H = –1 452, 6 kJ (C) 3 O2(g)→ 2 O3(g) ∆H = +426,9 kJ (D) Fe2O3(g) + 3 C(s)→ 2 Fe(s) + 3 CO(g) ∆H = +490,8 kJ Considere as seguintes proposições em relação às equações: I. As reações (A) e (B) são endotérmicas. II. As reações (A) e (B) são exotérmicas. III. As reações (C) e (D) são exotérmicas. IV. As reações (C) e (D) são endotérmicas. V. A reação com maior liberação de energia é a (B). VI. A reação com maior liberação de energia é a (D). Assinale a alternativa correta. A Somente as afirmativas II, III e V são verdadeiras. Somente as afirmativas I, III e VI são verdadeiras. C Somente as afirmativas I, IV e VI são verdadeiras. Somente as afirmativas II, V e VI são verdadeiras. E Somente as afirmativas II, IV e V são verdadeiras. 2 Unicid 2016 Analise o diagrama de uma reação química: e n e rg ia produtos reagentes a) O processo representado pelo diagrama é endo- térmico ou exotérmico? Justifique sua resposta. b) Considere as equações: C(s) + 2 S(s)→ CS2(l) ∆H = +92 kJ C(s) + O2(g)→ CO2(g) ∆H = –393 kJ N2(g) + O2(g)→ 2 NO(g) ∆H = +180 kJ H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) ∆H = –286 kJ Selecione as reações químicas que podem ser usadas como exemplos para o diagrama. Justique sua resposta. 3 Unicid 2017 A sublimação é um processo que pode interferir na qualidade de produtos farmacêuticos. Considere um analgésico comercializado em pílulas que tem como princípio ativo o ibuprofeno (C13H18O2) e os seguintes dados: ∆Hvap = 70,12 kJ ∙ mol –1 ∆Hfus = 21,7 kJ ∙ mol –1 (www.chemeo.com) a) Calcule a entalpia de sublimação do ibuprofeno e classifique-a como endotérmica ou exotérmica. b) Por que se recomenda que comprimidos à base de ibuprofeno sejam mantidos a temperaturas en- tre 15 e 25 °C? 4 Mackenzie Observe o gráfico de entalpia abaixo, obtido por meio de experimentos realizados no es- tado-padrão: H (kJ/mol) C(graf) + O 2 (g) CO 2 (g) Caminho da reação 0 –110 –394 CO(g) + O 2 (g) 1 2 Com base em seus conhecimentos de termoquímica e nas informações do gráco acima, a equação termo- química INCORRETAMENTE representada é A CO2(g)→ C(graf) + O2(g) ∆H° = +394 kJ/mol CO(g) + 1 2 O2(g)→ CO2(g) ∆H° = –284 kJ/mol C C(graf) + 1 2 O2(g)→ CO(g) ∆H° = +110 kJ/mol CO2(g)→ CO(g) + 1 2 O2(g) ∆H° = +284 kJ/mol E C(graf) + O2(g)→ CO2(g) ∆H° = –394 kJ/mol F R E N T E 3 357 5 UFSM Geralmente usados por atletas, existem dispo- sitivos de primeiros socorros que, através de reações endotérmicas ou exotérmicas, podem gerar compres- sas frias ou quentes. Esses dispositivos, constituídos por bolsas plásticas em que o sólido e a água estão separados, misturam-se e esfriam ou aquecem, quan- do golpeados. Exemplos de compostos usados nas referidas com- pressas são mostrados nas equações a seguir. A NH4NO3(s) → H O 2 NH+4 (aq) + NO – 3 (aq) ∆H = +26,2 kJ ∙ mol–1 B CaCl2(s) → H O 2 Ca2+(aq) + 2 Cl–(aq) ∆H = –82,8 kJ ∙ mol–1 Em relação às equações, analise as armativas: I. A equação A irá produzir uma compressa fria, e a equação B, uma compressa quente. II. Na equação B, a entalpia dos produtos é menor que a entalpia dos reagentes. III. Se, na equação A, forem usados 2 moles de ni- trato de amônio, o valor de ∆H ficará inalterado. Está(ão) correta(s) A apenas I. apenas III. C apenas I e II. apenas II e III. E I, II e III. 6 Uece 2014 Normalmente uma reação química libera ou absorve calor. Esse processo é representado no se- guinte diagrama, considerando uma reação específica. Energia H 2 O(�) 68,3 kcal (calor liberado) H 2 (g) + O 2 (g) 1 2 Com relação a esse processo, assinale a equação quí- mica correta. A H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) – 68,3 kcal H2O(l) – 68,3 kcal→ H2(g) + 1 2 O2(g) C H2O(l)→ H2(g) + 1 2 O2(g) + 68,3 kcal H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) + 68,3 kcal 7 UFG 2013 A alotropia dos elementos químicos afeta a entalpia da reação. Duas das formas alotrópicas do carbono são o grafite e o diamante. Observe o diagra- ma de entalpia a seguir. E n ta lp ia C(diam) + O 2 (g) C(graf) + O 2 (g) CO 2 (g) ∆H 1 ∆H 2 Caminho da reação Dados: ∆H1 = –393,1 kJ/mol ∆H2 = –395,0 kJ/mol Ante o exposto, conclui-se que a conversão de dia- mante em grate envolve A absorção de 1,9 kJ/mol. liberação de 1,9 kJ/mol. C absorção de 788 kJ/mol. liberação de 788 kJ/mol. E absorção de 395 kJ/mol. 8 Unifor 2014 São dadas as equações termoquímicas para a formação da água a partir dos elementos: H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(s) ∆H1 = –70 kcal/mol H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(l) ∆H2 = –68,3 kcal/mol H2(g) + 1 2 O2(g)→ H2O(v) ∆H3 = –57,8 kcal/mol A partir das armativas a seguir: I. O valor de ∆H maior que zero indica que as rea- ções são exotérmicas. II. A transformação H2O(v)→ H2O(l) libera 10,5 kcal/mol. III. O calor de solidificação da água vale –12,2 kcal/mol. IV. A energia de 1 mol de H2O no estado vapor é maior que a energia que 1 mol de H2O(l). V. A formação de água a partir do hidrogênio libera calor. É VERDADEIRO apenas o que se arma em: A I, II e III. III, IV e V. C II, IV e V. I, III e IV E II, III e V.