Termoquímica - Calor de Reação

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Termoquímica - calor de reação
Termoquímica é a parte da Química que trata das trocas de calor que acompanham as reações. As reações químicas podem ser:
Exotérmicas: quando a reação ocorre com liberação de calor (de exo: para fora).
calor sai
	reação química exotérmica
Endotérmicas: quando a reação ocorre com absorção de calor (de endo: para dentro).
calor entra
	reação química endotérmica
Toda substância possui uma quantidade de energia armazenada nas suas ligações. Quando a energia contida nos reagentes é maior que a  contida nos produtos, temos uma reação exotérmica pois ocorre liberação de energia. Quando a energia contida nos reagentes é menor que a contida nos produtos, temos uma reação endotérmica pois ocorre absorção de energia. Essa energia contida nas substâncias recebe o nome de entalpia (H). A variação de entalpia para uma dada reação química é dada por
	ΔH = HP - HR
onde
HP é a soma das entalpias dos produtos,
HR é a soma das entalpias dos reagentes.
Quando a reação se realiza a pressão constante o ΔH é chamado de calor de reação. Em Termoquímica é usual se expressar as variações de energia nas reações através de quilocalorias (Kcal). A quilocaloria é mil vezes o valor de uma caloria. Uma caloria corresponde a quantidade de calor necessária para se elevar de 14,5ºC para 15,5ºC a temperatura de 1g de água. Outra unidade usual em Termoquímica é o Joule (J). Uma caloria equivale a 4,18 J.
Nas reações exotérmicas, ΔHR > ΔHP e por isso ΔH é negativo (ΔHP - ΔHR = -).
Nas reações endotérmicas, ΔHR < ΔHP e por isso ΔH é positivo (ΔHP - ΔHR = +).
Como o valor do ΔH varia com a pressão, temperatura, variedade alotrópica e estado físico, estes devem vir especificados na equação termoquímica.
H2(g)   +   ½ O2(g)   —>   H2O(l)        ΔH= -68,3 Kcal/mol, 25ºC, 1 atm
Quando uma reação termoquíca não informar os valores de temperatura e pressão, subentende-se que a mesma se realize a 25ºC (ou 298 K)  , 1 atm e forma alotrópica e estado físico mais usuais do elemento ou composto. Esta condição é definida como padrão em Termoquímica.
Para uma mesma substância:
	H sólido   <   H líquido   <   H vapor
Pois devemos adicionar energia ao sistema para que as moléculas ou agregados iônicos possam ter alguma liberdade e passar do estado sólido para o líquido. Da mesma forma devemos adicionar energia ao sistema para que as moléculas ou agregados iônicos possam se afastar ainda mais umas das outras, indo do estado líquido para o gasoso.
A forma alotrópica mais estável de uma substância é aquela que apresenta menor energia e a esta é atribuído valor de entalpia igual a zero (H = 0). É costumeiro se indicar entalpia em condição padrão por ΔH0. Assim, para as formas alotrópicas do elemento químico carbono, temos...
grafite: H0 = zero (pois é a forma mais estável)
diamante: ΔH0 > zero (pois possui mais energia que a forma grafite) 
Entalpia ou calor padrão de formação de uma substância (ΔH0f)
	É a variação de entalpia ou quantidade de calor absorvido ou liberado na formação de um mol de uma determinada substância, a partir das substâncias simples correspondentes, todas elas no estado padrão.
 
 
A equação abaixo representa a  formação do CO2 a partir de suas substâncias simples mais estáveis. Como a reação se desenvolve sob as condições padrão, este calor pode ser chamado de calor padrão de formação do CO2.
 
 
	Cgrafite + O2(g)     —>   CO2(g)     ΔH = -94,1 Kcal/mol
 
 
As equações abaixo representam  formação do CO2 . A primeira a partir do carbono sob a forma de diamante, que não é a forma mais estável do carbono. A segunda mostra a formação do CO2 utilizando o CO como ponto de partida. Os calores desenvolvidos durante estas reações não podem ser chamados de calor padrão de reação de formação do CO2.
 
 
	Cdiamante + O2(g)     —>   CO2(g)     ΔH = -94,5 Kcal/mol
 
CO(g) + ½O2(g)     —>   CO2(g)     ΔH = -67,7 Kcal/mol
 
 
Entalpia ou calor de combustão de uma substância
 
 
	É a variação de entalpia ou quantidade de calor liberado durante a combustão total de 1 mol da substância, com todas as substâncias no estado padrão.
 
 
No caso de substâncias orgânicas, considera-se combustão total sempre que os únicos produtos sejam CO2 e H2O. As reações de combustão são exotérmicas e seus valores de ΔH são sempre negativos. Para o etano temos ...
 
 
	C2H6(g)   +   7/2 O2(g)   —>   2 CO2(g)   +   3 H2O(l)        ΔH = -373 Kcal/mol
 
 
Entalpia de solução de uma substância
 
	É a variação de entalpia que acontece durante a dissolução de um mol de uma dada substância numa determinada quantidade de solvente, originando uma concentração específica, geralmente diluição infinita.
 
Em uma solução infinitamente diluída a adição de mais solvente não provoca efeito térmico apreciável. Dados para o H2SO4 ...
 
	número de moles de H2O
	calor de solução em Kcal/mol a 25ºC
	infinito
	- 22,99
	5000
	- 20,18
	1000
	- 18,78
	200
	- 17,91
	100
	- 17,68
	50
	- 17,53
	25
	- 17,28
	10
	- 16,02
 
Entalpia de neutralização
 
	É a variação de entalpia que ocorre durante a neutralização de um mol de íons H1+ com um mol de íons OH1-, ambos em soluções diluídas.
 
Para reações entre ácidos e bases fortes o calor é constante, devido ao fato de a reação ser sempre a mesma.
H1+   +   OH1-   =>   H2O     ΔH = - 13,8 Kcal
 
Na1+(aq) + OH1-(aq) + H1+(aq) + Cl1-(aq) => Na1+(aq) + Cl1-(aq) + H2O(liq) 
ΔH = - 13,8 Kcal
Em neutralizações envolvendo a base, o ácido ou ambos fracos, o valor referente à neutralização será menor. Isso acontece porque parte da energia é necessária para dissociar uma fração das moléculas.