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H2
O2
NH4ClO4
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TERMOQUÍMICA: é o ramo da Química que tem por objetivo o estudo da energia associada a uma reação química.
Um dos maiores problemas do homem, desde os tempos pré-históricos, éencontrar uma maneira de obter energia.
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�Energia para aquecê-lo no inverno;
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�Energia para acionar suas indústrias;
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�Energia para transportá-lo de um canto a outro do mundo;
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�Conversão de uma forma de energia em outra.
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�Energia para a manutenção de sua vida e para o seu lazer, produzindo sons, imagens e fantasias.
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Em nossa vida diária é muito comum observarmos reações químicas que ocorrem liberando ou absorvendo energia na forma de calor.
�Queima de uma vela;
�Queima de combustível;
�Queima da madeira;
Em cada um dos exemplos a energia liberada é aproveitada.
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No caso específico da queima de um combustível, a energia é utilizada para movimentar os veículos que circulam no dia-a-dia das grandes cidades.
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Há também reações que ocorrem mas que necessitam absorver energia, como é o caso das reações de fotossíntese, em que os vegetais recebem energia por intermédio da luz solar.
As relações existentes entre as reações químicas e a energia são estudadas pela termoquímica.
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Bolsa de gelo instantâneo NH4NO3+H2O
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As reações que ocorrem liberando energia são chamadas de reações exotérmicas (exo = para fora), enquanto as reações que ocorrem absorvendo energia são chamadas de endotérmicas (endo = para dentro).
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Calorímetro
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Calorímetro
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Calorímetros
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inicialfinal
cmQ
Θ−Θ=∆Θ
∆Θ××=
Q=Quantidade de calor
m= massa da solução
c=calor específico (H2O=1cal/g.ºC)
∆Θ =variação de temperatura
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Unidades
Caloria (cal)Caloria (cal)
1kcal (CCal)= 1000 cal
Joule (J)Joule (J)
1cal = 4,18J
1kcal = 4,18 kJ
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ExemploExemplo
A dissolução de uma pequena quantidade de CaCl2 a 25ºC em água (a 25ºC) fez com que a temperatura da solução fosse para 33ºC. Considerando que a solução tem massa de 100g, qual o calor liberado nessa dissolução?
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ResoluResoluççãoãoRetire os dados do enunciado:
Temperatura inicial=25ºC;
Temperatura final=33ºC
Massa da solução=100g
Calor específico da água = 1cal/g.ºC
Calor liberado=?
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JoucalQ
CCg
calgQ
cmQ
C
oo
inicialfinal
3344800
81100
º8
2533
=
××
×=
∆Θ××=
=∆Θ
−=∆Θ
Θ−Θ=∆Θ
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∆Θ××=↑↑ cmQ
ATENATENÇÇÃO!!!ÃO!!!
Quantidade de calor Quantidade de calor ééproporcional a massaproporcional a massa. Quanto maior a massa de soluto em dissolução, maior será o calor liberado.
>massa >calor
<massa <calor
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Para poder interpretar a quantidade de calor envolvida num processo químico, será utilizada uma grandeza termodinâmica chamada de entalpia(H).
A entalpia corresponde à energia global de um sistema, à pressão constante. Jáa variação de entalpia (∆H) irá mostrar a quantidade de calor liberado ou absorvido em uma reação química.
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∆H = calor liberado ou absorvido em qualquer reação química àpressão constante.
A variação de entalpia corresponde àdiferença entre o estado final de energia (energia dos produtos) e o estado final (energia dos reagentes) de um processo químico.
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
Nas reações exotérmicas, o estado inicial será o que possui maior energia, provocando, durante a ocorrência da reação, uma perda (liberação) de energia.
∆H<0
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O calor de reação para um processo exotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas:
�Escrever a quantidade de calor liberado do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está produzindo (liberando) calor
A + B ���� C + D + calor
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Veja alguns exemplos:
CO + 1/2O2 � CO2 + 67,4 kcal
H2 + 1/2O2 � H2O + 68,3 kcal
Ca + 1/2O2 � CaO + 151,8 kcal
H2 + Cl2 � 2HCl + 44 kcal
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�Expressar o valor da variação de entalpia (∆H)
A + B ���� C + D ∆H=-calor
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Veja alguns exemplos:
CO + 1/2O2 � CO2 ∆H=-67,4 kcal
H2 + 1/2O2 � H2O ∆H=-68,3 kcal
Ca + 1/2O2 � CaO ∆H=-151,8 kcal
H2 + Cl2 � 2HCl ∆H=-44 kcal
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
A variação de entalpia também pode ser representada em grgrááficofico, sendo que a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa.
Imagine a reação:
A + B ���� C + D ∆H=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
HP
HR
∆H<0
A + B
C + D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
21
40
∆H=-19
A + B
C + D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
32
60
∆H=-28
A + B
C + D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energiadiagrama de energia.
Imagine a reação:
A + B ���� C + D ∆H=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
HP
HR
∆H<0
A + B
C + D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
32
60
∆H=-28
A + B
C + D
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS
21
40
∆H=-19
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
Nas reações endotérmicas, o estado inicial será o que possui menor energia, provocando, durante a ocorrência da reação, um ganho (absorção) de energia.
∆H>0
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O calor de reação para um processo endotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas:
�Escrever a quantidade de calor absorvido do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está absorvendo (consumindo) calor
A + B ���� C + D - calor
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Veja alguns exemplos:
H2O � H2 + 1/2O2 - 68,3 kcal
CO2 � CO + 1/2O2 -67,4 kcal
CaO � Ca + 1/2O2 - 151,8 kcal
2HCl � H2 + Cl2 - 44 kcal
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�Expressar o valor da variação de entalpia (∆H)
A + B ���� C + D ∆H=+calor
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Veja alguns exemplos:
H2O � H2 + 1/2O2 ∆H=+68,3 kcal
CO2 � CO + 1/2O2 ∆H=+67,4 kcal
CaO � Ca + 1/2O2 ∆H=+151,8 kcal
2HCl � H2 + Cl2 ∆H=+44 kcal
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
A variação de entalpia também pode ser representada em grgrááficofico, sendo que a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa.
Imagine a reação:
A + B ���� C + D ∆H=+calor
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
HR
HP
∆H>0
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
21
40
∆H=+19
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
32
60
∆H=+28
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energia.
Imagine a reação:
A + B ���� C + D ∆H=+calor
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
HR
HP
∆H<0
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
32
60
∆H=+28
A + B
C + D
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS
21
40
∆H=+19
A + B
C + D
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Reação é endotérmica. Erlenmeyer fica colado no bloco de madeira
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ATENATENÇÇÃO!!!ÃO!!!
O ∆H sempre tem o mesmo sinalmesmo sinal do calor no reagente e sinal contrsinal contráárioriono produto. Veja no caso endotendotéérmicormico
A + B +5kJ ���� AB
A + B ���� AB - 5kJ
A + B ���� AB ∆H=+5kJ
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ATENATENÇÇÃO!!!ÃO!!!
O ∆H sempre tem o mesmo sinalmesmo sinal do calor no reagente e sinal contrsinal contráárioriono produto. Veja no caso exotexotéérmicormico
AB – 5kJ ���� A + B
AB ���� A + B + 5kJ
AB ���� AB ∆H=-5kJ