Calor= Entalpia das reações Entalpia padrão
O termômetro tem o seu ponto de referência o 0ºC pra cima de 0 é positivo e para baixo de 0 é negativo o mesmo ponto de referência existe na termoquímica:
Um elemento ou composto químico está no estado padrão quando se apresenta em seu estado (físico, alotrópico ou cristalino) mais comum e estável, em Condições: 25ºC e 1atm de pressão.
Toda a substância simples, no estado padrão, tem entalpia igual à zero.
Somente estarão no (nívelzero)as substâncias simples,em sua forma mais comum e estável– para o carbono,essa forma é a grafite;para o
oxigênio,a substância O2;e assim por diante.Substâncias compostos serão
determinadas suas entalpias padrões,através do ponto de partida de substâncias simples com entalpia=0.
Elemento H O C S N F Cl Br I
Substância simples com
entalpia=0
H2(g) O2(g) C(graf) Srômb N2(g) F2(g) Cl2(g) Br2(l) I2(s)
TIPOS DE ENTALPIA DE REAÇÃO
A entalpia de reação recebe diversas denominações,de acordo com o tipo de transformação química que estiver ocorrendo.
Entalpia padrão de formação de uma substância (síntese)
É o calor liberado ou absorvido na formação de 1mol de uma substâncias a partir de substâncias simples, no estado padrão, com o entalpia padrão=0
A variação de entalpia (? H)nessas reações pode receber os seguintes nomes:entalpia de formação,calor de formação,? H de formação ou entalpia padrão de formação.
H2(g)+1/2O2(g) Ú 1H2O(l) ? H=-286 KJ/mol
Gás carbônico
Cgraf + O2(g)Ú 1CO2(g) ? H=-394KJ/mol (entalpia de formação)
Observe na tabela na página 117 o valor da entalpia da substância do CO2(g) é igual
à entalpia de formação.
Entalpia de formação=entalpia da substância
Cuidado:
Cdiam+ O2Ú 1CO2? H=-395,9KJ/mol
Está reação não é de formação, pois o C diamente não é a forma mais estável, mais abundante encontrada e não é a substância mais simples na forma de C.
Lembrete:
? H de formação= entalpia (H) da substância ? H=Hp-Hr
Exemplo 1:
Determinação do ? H de uma reação, conhecendo-se as entalpias de formação das substâncias participantes.
A hidrogenação total do acetileno (C2H2) produz etano (C2H6). Essa reação pode ser
representada por: C2H2(g)+2H2 Ú 1C2H6(g) ? H= ? • HC2H2(g)=+227KJ/mol • HH2(g)= • HC2H6(g)=-84,5KJ/mol C2H2(g)+2H2 Ú 1C2H6(g) ? H= ? (+227)+ (2.0)Ú (-84,5) HR Hp ? H=Hp-Hr ? H=-85,5 – (+227 +2.0) ? H=-84,5-(+227) ? H=-311,5KJ Exemplo 2:
Determinação da entalpia de formação de uma substância a partir de uma equação termoquímica.
A equação de decomposição do mármore pode ser representada por: CaCO3(s) Ú CaO(s) + CO2(g) ? H=+177,5KJ/mol
Na tabela encontramos a entalpias:
• HCaO(s)=-635,5KJ/mol
• HCO2(g)=-394KJ/mol
No entanto não encontramos a entalpia de HCaCO3(s), que pode ser
? H=Hp-Hr
? H= [(CaO(s))-(CO2)] – [(CaCO3(s))]
177,5= [(-635,5)+(-394)]-[H(CaCO3(s))] 177,5= [-635,5-394]-H(CaCO3(s))
H(CaCO3(s))=-1.029,5-177,5
H(CaCO3(s))=-1.207KJ/mol
Entalpia (ou calor)de combustão de uma substância
é a energia liberada na combustão completa de 1mol de uma substância no estado padrão.
São classificadas como reação de combustão aquelas em que uma substância, denominada combustível, reage com o gás oxigênio (O2), denominado
comburente.Por serem sempre exotérmicas, as reações de combustão apresentam ? H<0.
Exemplos:
Combustão completa do gás hidrogênio (H2)
H2(g)+ 1/2O2(g)Ú H2O(l)
Combustão completa do gás butano (C4H10)
C4H10(g)+ 13/2O2(g)Ú 4CO2(g)+5H2O(l)
Quando os combustíveis são formados por carbono, hidrogênio e oxigênio, os produtos das reações (combustão completa) serão sempre CO2(g)+ H2O(l).
A variação de entalpia na combustão completa pode ser denominada entalpia de combustão,? H de combustão,calor de combustão ou entalpia padão de combustão.
Exemplo 1: Combustão completa do álcool etílico (C2H6O)
C2H6O(l)+3O2(g)Ú 2CO2(g)+3H2O(l)? H=-1368KJ/mol
Pela equação, podemos concluir que na combustão completa de 1mol de C2H6O(l)
ocorre a liberação de 1.368KJ:
Entalpia de combustão do C2H6O(l)=-1368KJ/mol
Exemplo 2:
Muitos caros utilizam o álcool etílico como combustível.
Sabendo que sua combustão total é representada pela equação química balanceada C2H5OH(l)+3O2(g)Ú 2CO2(g) +3H2O ? H=-327Kcal/mol
A quantidade de calor liberada na queima de 141g de álcool etílico é, aproximadamente:
Se em 1mol de etanol temos massa molar de 46 g que liberam -327Kcal/mol Em 141g de álcool liberaram X Kcal/mol
46g--- -327Kcal/mol 141g---X Kcal/mol X= - 1.002 Kcal/mol
É a variação da entalpia (quantidade de color liberada) verificada na
neutralização de 1mol de H+ do ácido por 1mol de OH- da base, supondo-se todas as substâncias em diluição total ou infinita, a 25ºC e 1atm.
A reação de neutralização ácido+baseÚ sal+água é sempre exotérmica; conseqüentemente, ? H é sempre negativo. Por exemplo:
Exemplo 1
HCl(aq)+NaOH(aq)Ú NaCl(aq)+H2O(l) ? H= -57,9KJ/mol
Exemplo 2
CH3COOH(aq) + NH4OH(aq)Ú CH3COONH4(aq) +H2O(l) ? H=-50,2KJ/mol
No primeiro exemplo 1 o ácido e base são fortes, por isso sua entalpia de neutralização é constante e vale aproximadamente -57,9KJ/mol.
Pois são completamente dissociados: HCl+NaOHÚ Na+ + Cl- + H2O
A equação final sempre é a mesma tendo formação de água, portanto, sua energia de neutralização é a mesma ? H= -57,9KJ/mol.
É o que não acontece à mesma coisa com ácidos e bases fracas, não haverá ionização total no exemplo 2 e o calor liberado será menor, pois uma parte da energia, que seria liberada pela reação, é gasta no trabalho de ionização do ácido ou da base. CH3COOH(aq) + NH4OH(aq)Ú CH3COONH4(aq) +H2O(l) + CH3COO+ + NH4
-Energia de ligação
Em todas as reações químicas ocorrem quebra das ligações existentes nos reagentes e formação de novas ligações nos produtos. O estudo da variação de energia envolvida nesses processos nos permite determinar a variação de entalpia das reações.
Para que ocorra a quebra de ligação dos reagentes, é necessário fornecer energia; logo, estamos diante de um processo endotérmico. À medida que as ligações entre os produtos se formam, temos liberação de energia, ou seja, um processo exotérmico.
A energia absorvida na quebra de uma ligação é numericamente igual à energia liberada na sua formação. No entanto, a energia de ligação é definida para a quebra de ligações.
Energia de ligação é a energia absorvida na quebra de 1mol de ligações, no estado gasoso, a 25ºC e 1atm.
Quanto maior for essa energia, mais estável será a ligação.
Exemplo 1:
1H-H(g) Ú H(g)+H(g) ? H=+436KJ/mol
A quebra de 1mol de H2(g) absorve 436KJ; dizemos então, que:
A partir do conhecimento das energias existentes nos reagentes e nos produtos, podemos calcular o ? H de qualquer reação, relacionando a quantidade de energia absorvida na quebra de ligações e a quantidade de energia liberada na formação de novas ligações. CH4+3Cl2(g)Ú HCCl3(g) + HCl ? H=?
H
H
H
H
Cl Cl Cl Cl Cl Cl+
H
H
H
H
Cl Cl Cl Cl Cl Cl+
energia absorvida nas quebras das ligaçõesenergia liberada nas formações das ligações
4 C-H=4.(413,6)=1.653,6KJ 1 C-H= 1.(413,6)=413,6KJ 3 Cl-Cl=3.(242,6)=727,8KJ 3 C-Cl= 3.(327,2)=981,6KJ
3 H-Cl=3.(341,8)=1.295,4KJ Energia total absorvida: Energia total liberada:
2.381,4KJ 2.690,6KJ
Como a energia liberada é maior do que a absorvida, essa reação é exotérmica (? H<0). O valor pode ser calculado pela diferença entre o maior e o menor valor de energia.No caso:
Valor maior – valor menor
2.690,6-2.381,4= 309,2KJ sendo o ? H da reação. CUIDADO N N H H H H N3-
+
H -? H= 1.720KJ/molENERGIA ROMPIDA ENERGIA FORNECIDA ENERGIA TOTAL (KJ) 4 ligações N-H 4.390=1.560KJ 1.720KJ/mol
1 ligação N-N 1.160=160KJ
Generalização (extensão de conceitos)
Freqüentemente ouvi-se falar em energia postas em jogo em processos eletrônicos, como, por exemplo, energia de ionização, que é a variação de enntalpia (quantidade de calor absorvida) na retirada de um eletrón da última camada eletrônica de um átomo no estado gasoso, a 25ºC e 1atm. É usual expressar a energia por mol de átomos, como por exemplo:
Al0(g) Ú Al+(g) + e- ? H=+583,1KJ/mol
Evidentemente, a retirada dos elétrons seguintes exigirá maior energia; no caso do alumínio, as retiradas do segundo e do terceiro elétrons exigirão elétrons exigirão 1.826,6KJ/mol e 2.768,8KJ/mol, respectivamente.
Usamos, então, os nomes: primeira, segunda e terceira energia de ionização, conforme ocorrer às retiradas.
