Quando discutimos ou falamos de reações químicas, representamos as reações por meio de equações químicas.
A equação química é o modo adequado de expressar a transformação química, qualitativa e quantitativamente, de maneira precisa e breve. Essa fer-ramenta tem como objetivo usar fórmulas, dos reagentes e dos produtos, para representar o rearranjo dos átomos que ocorre na reação química. Através de notações específicas uma equação química também indica as trocas térmicas que acompanham o fenômeno químico, ou seja, se uma reação desprende ou absorve calor.
As [ref. 30] reações nucleares são representadas pelas equações nucleares exibindo a [ref. 36] transmutação de um elemento em outro, bem como todas as partículas envolvidas no processo nuclear.
Qualquer que seja a equação é imprescindível que ela represente os fenô-menos que realmente ocorrem; que contenha todas as substâncias envolvidas na transformação; e que obedeça à lei da conservação da matéria, enunciada por Lavoisier.
13.1. Ferramentas das equações químicas
Vamos utilizar agora a equação química (equação simples) de quando o hidrogênio (H subscrito 2) reage com o oxigênio (O subscrito 2) do ar para formar água (H2O) (combustão).
Vídeo com audiodescrição
Equação 1:
Descrição interpretativa: 2 mols de hidrogênio, reage com 1 mol de oxigênio, produzindo 2 mols de água.
# Descrição literal:H subscrito 2, mais O subscrito 2, seta para direita, 2 H2O Ou
Descrição interpretativa: 1 mol Hidrogênio reage com meio mol de oxigênio, produzindo 2 mols de água.
# Descrição literal: H subscrito 2, mais 1 barra 2 O subscrito 2, seta para a direita, H2O Fim da descrição
Equação 2:
Descrição interpretativa: 1 mol de gás nitrogênio reage com três dividido por dois mols de gás hidrogênio, produzindo 2 mols de amônia.
# Descrição literal: N subscrito 2, abre parêntese, g, fecha parêntese, mais, 3 barra 2 H subscrito 2, abre parêntese, g, fecha parêntese. Dupla seta. 2 NH subscrito 3, abre parêntese, g, fecha parêntese.
Fim da descrição
Equação 3:
Descrição interpretativa: 2 mols de gás hidrogênio reage com1 mol de gás oxigênio, produzindo 2 mols de água.
# Descrição literal: 2 H subscrito dois, abre parêntese, g, fecha parêntese, mais, O subscrito dois, abre parêntese, g, fecha parêntese. Seta para direita.
2 H2O, abre parêntese, l, fecha parêntese.
Fim da descrição
A equação para essa reação é:
Interpretamos o sinal de mais como “ reage com” e a seta para direita como “produz”.
À esquerda da seta estão as fórmulas das substâncias de partida e à direta a fórmula da substância produzida, o produto. O uso da seta simples na equação química indica, também, que se trata de uma reação irreversível (ocorre num único sentido).
Uma dupla seta “Com ponta para direita e para esquerda” informa que a reação é reversível, ou seja, a reação ocorre nos dois sentidos. Nesse caso, a reação da esquerda para a direita é dita direta; e a da direita para a esquerda é inversa. Como exemplo, podemos citar a reação de produção da amônia a partir dos gases nitrogênio e hidrogênio:
Os números diantes das fórmulas são os coeficientes, obtidos quando se faz o balanceamento da equação, que representam a quantidade relativa de cada substância, ou seja, a equação está devidamente balanceada.
Para especificar o estado físico dos participantes da reação química usa-mos os símbolos abre parêntese, s, fecha parêntese, abre parêntese, l, fecha parêntese, abre parêntese, g, fecha parêntese, abre parêntese, aq, fecha parêntese, para sólido, líquido, gás e soluções aquosas, respectivamente. Portanto, a equação 1 pode ser escrita da seguinte maneira:
Algumas vezes, as condições (como temperatura ou pressão) sob as quais a reação ocorre aparecem acima ou abaixo da seta da reação. O símbolo Δ (del-ta) é, em geral, colocado acima da seta para indicar o uso de aquecimento. Por exemplo, a conversão de calcário em cal ocorre a 800°Graus Celsius (representado por °C) e pode ser representada por:
Equação 4
Descrição interpretativa: Carbonato de cálcio solido, produz óxido de cálcio sólido, mais dióxido e carbono.
# Descrição literal: Ca C O subscrito três, abre parêntese, s, fecha parêntese. Seta para a direita, e acima da seta o símbolo delta. Ca O subscrito abre parêntese, s, fecha parêntese, mais, C O subscrito dois, abre parêntese, g, fecha parêntese.
Fim da descrição
Equação 5
Descrição interpretativa: 2 mols de dióxido de enxofre gasoso reage com gás oxigênio, na presença de pentóxido de vanádio, como catalizador, produzindo trioxido de enxofre gasoso.
# Descrição literal: 2 SO subscrito dois e abre parêntese, g, fecha parêntese, mais O subscrito dois, abre parêntese, g, fecha parêntese. Seta para a direita, e acima da seta V subscrito 2 O subscrito 5. 2 S O subscrito 3, abre parêntese, g, fecha parêntese.
Fim da descrição
Equação 6
Descrição interpretativa:1 mol de gás hidrogênio reage com meio mol de gás oxigênio, produzindo 1 mol de água.
A variação da entalpia do sistema é igual a menos duzentos e quarenta quilojoule por mol.
# Descrição literal: H subscrito 2, abre parêntese, g, fecha parêntese, mais, 1 barra dois O subscrito 2, abre parêntese, g, fecha parêntese. Seta para a direita. H2O, abre parêntese, g, fecha parêntese. Espaço. Delta H, igual a menos 240 kj barra mol (quilojoule por mol).
Fim da descrição
Há casos em que é necessário adicionar substância que acerela a veloci-dade de uma reação, denominado catalisador. Por exemplo, pentóxido de va-nádio (V2O5) é um catalisador usado numa das etapas da produção industrial do ácido sulfúrico. A presença do catalisador é indicada escrevendo a sua fórmula sobre a flecha da reação:
Equação termoquímica é uma forma de se representar uma reação quí-mica, semelhante a uma equação química comum, no entanto, ela informa a variação de entalpia resultante do processo, a pressão e a temperatura ambien-te, podendo informar também os estados físicos dos reagentes e produtos.
Quando não são informadas a pressão e a temperatura, considera-se as con-dições ambiente padrão (também chamada de estado ou condição padrão de uma substância), onde P (pressão) Igual 1 Atm (atmosfera), e T (temperatura) Igual 25Graus Celsius (representado por ºC), ou 298º Kelvin (representado por K). Exemplo de reação termoquímica:
Onde:
Delta H (representado por triânguloH ) = variação da entalpia do sistema
Quilojoule por mol (representado por kJ/mol ) = unidade de energia