Termoquímica. - Pol??cia Militar de Minas Gerais - PMMG · Termoquímica. Professor: Nelson Souza...
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Termoquímica.
Professor: Nelson Souza
Colégio Tiradentes da Polícia Militar de Minas Gerais - Barbacena
Termoquímica
Unidades de Energia.
1) Caloria (cal).Uma caloria é a quantidade de energia ou calor necessária para elevar a temperatura de 1 grama de água em 1oC.
Unidade utilizada principalmente para quantificar a quantidade de energia em alimentos.
1Kcal = 1000cal
Termoquímica
Unidades de Energia.
2) Joule (J).Um joule compreende a quantidade de energia correspondentea aplicação de uma força de um newton durante um percurso deum metro.
Relações:
1cal = 4,17J
Termoquímica
Exemplo:
1) 1000 calorias correspondem a quanto, respectivamente, em quilo
calorias, joules e quilo joules?
2) Certo fabricante de leite em pó desnatado, quando fornece as
características nutricionais do produto, indica que cada 200 mL de leite,
preparado segundo suas instruções, corresponde a 72 kcal. Com base
nessa informação e nos conhecimentos sobre termoquímica, pode-se
concluir:
a) Em cada 200 mL de leite, 72 mL são de energia.
b) O organismo consome 72 kcal para digerir 200 mL de leite.
c) A absorção do leite, pelo organismo, é uma reação endotérmica.
d) Cada 100 mL de leite consumido libera 36 kcal.
e) Um litro de leite desnatado contém 14,5 kcal.
Termoquímica
Exemplo:
3) A análise do conteúdo calórico de um sorvete demonstra que ele
contém, aproximadamente, 5% de proteínas, 22% de carboidratos e de 13%
de gorduras. A massa restante pode ser considerada como água. A tabela
abaixo apresenta dados de calor da combustão para esses três nutrientes.
Se o valor energético diário recomendável para uma criança é de 8400 kJ,
qual o número de bolas de sorvete de 100 g necessários para suprir essa
demanda?
Termoquímica Exemplo:
4) De acordo com uma reportagem da revista Superinteressante (out. 2009), certos
alimentos podem ter menos calorias do que se imagina. Isto ocorre devido ao organismo
não conseguir absorver toda a energia contida na comida, pois gasta parte dessa
energia para fazer a digestão da própria comida. Este estudo proporcionou um novométodo de contar as calorias dos alimentos. A tabela abaixo apresenta a quantidade de
calorias de alguns alimentos, calculadas pelo método tradicional e pelo método novo, e
também a redução percentual dessa quantidade quando o novo método é utilizado. De
acordo com essas informações, em uma refeição contendo 1 conha de feijão, 4 colheres
de sopa de arroz branco, 2,5 colheres de sopa de batatas fritas e 64 g de contrafilé
grelhado, qual a redução na quantidade de calorias calculadas pelo novo método, em
relação ao método tradicional?
Termoquímica Exemplo:
5) Os alimentos, além de nos fornecerem as substâncias constituintes do organismo, são
também fontes de energia necessária para nossas atividades. Podemos comparar o
balanço energético de um indivíduo após um dia de atividades da mesma forma que
comparamos os estados final e inicial de qualquer processo químico. O gasto total deenergia (em kJ) por um indivíduo pode ser considerado como a soma de três usos
corporais de energia:
1 - Gasto metabólico de repouso (4,2 kJ/kg por hora)
2 - Gasto energético para digestão e absorção dos alimentos, correspondente a 10% da
energia dos alimentos ingeridos.
3 - Atividade física, que para uma atividade moderada representa 40% do gasto
metabólico de repouso.
A) Qual seria o gasto energético total de um indivíduo com massa corporal de 60 kg,
com atividade moderada e que ingere o equivalente a 7600 kJ por dia?
B) Considerando-se que 450 g de massa corporal correspondem a aproximadamente
15000 kJ, qual é o ganho (ou perda) deste indivíduo por dia, em gramas?
Termoquímica
Energia envolvida nas reações químicas.
As reações químicas podem ser classificadas em:
Sistema = Reação química
Termoquímica
Reações químicas exotérmicas.
Aquelas que liberam energia na forma de calor.
A + B → C + D + CALOR
Entalpia dos
reagentes.
Entalpia dos
produtos.
Entalpia = representa energia a pressão constante.
Termoquímica
Reações químicas exotérmicas.
Lei da conservação: energia do produto é igual a energia
dos reagentes.
A + B → C + D + CALOR
Entalpia dos
reagentes.
Entalpia dos
produtos.
Hreagente > Hproduto ∆H= Hproduto – Hreagente < 0
Termoquímica
Reações químicas exotérmicas.
Lei da conservação: energia do produto é igual a energia dos
reagentes.
A + B → C + D + CALOR
Entalpia dos reagentes.
Entalpia dos produtos.
Hreagente > Hproduto
∆H= Hproduto – Hreagente < 0
A + B → C + D ∆H = -X cal/mol ∆H negativo
Termoquímica
Reações químicas exotérmicas.
Exemplo: Combustão do gás hidrogênio.
H2 + 1/2O2 → H2O ∆H= -68,3kcal/mol de H2
ou
H2 + 1/2O2 → H2O + 68,3kcal
Termoquímica
Reações químicas exotérmicas – Representação Gráfica:
H2 + 1/2O2 → H2O ∆H= -68,3kcal/mol.
Exemplo: Combustão do gás hidrogênio.
Termoquímica
Reações químicas endotérmicas.
São aquelas reações que absorvem energia na forma de calor.
A + B + CALOR→ C + D
Entalpia dos
reagentes.
Entalpia dos
produtos.
Entalpia = representa energia a pressão constante.
Termoquímica Reações químicas endotérmicas.
Lei da conservação: energia do produto é igual a energia dos
reagentes.
A + B + CALOR→ C + D
Entalpia dos reagentes.
Entalpia dos produtos.
Hreagente < Hproduto
∆H= Hproduto – Hreagente > 0
A + B → C + D ∆H = X cal/mol ∆H positivo
Termoquímica
Reações químicas endotérmicas.
Exemplo: desidratação do sulfato de sódio decahidratado.
Na2SO4.10H2O → Na2SO4 + 10H2O ∆H= 19,6kcal/mol de Na2SO4.10H2O
ou
Na2SO4.10H2O + 19,6kcal → Na2SO4 + 10H2O
Termoquímica
Reações químicas endotérmicas – Representação Gráfica:
Exemplo: desidratação do sulfato de sódio decahidratado.
Na2SO4.10H2O → Na2SO4 + 10H2O ∆H= 19,6kcal/mol.
Na2SO4.10H2O
Na2SO4 + 10H2O
∆H= 19,6kcal/mol.
Termoquímica
Exercícios
1) Classifique as reações químicas abaixo em exotérmica ou endotérmica
e determine o valor da variação da entalpia.
a) 2 NH4NO3(s) - 411,2 kJ → 2 N2(g) + O2(g) + 4 H2O(ℓ)
b) HgO(s) + 90 kJ → Hg(ℓ) + ½ O2(g)
c) 2 Na(s) + 2 H2O(ℓ) → 2 NaOH + H2(g) + 281,8 kJ
d) CO2(g) + H2(g) + 122,8 kJ → CO(g) + 6 H2O(g)
e) C4H10(g) + 13/2 O2(g) → 4 CO2(g) + 5 H2O(ℓ) + 2,9 kJ
f) HCℓ(g) + H2O(ℓ) → HCℓ(aq) + 18 kcal
Termoquímica
Exercícios
2) Dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm.
a) Classifique-as em endotérmica ou exotérmica.
b) Qual você escolheria como fonte de energia é porque?
c) Reescreva as reações indicando o valor da energia na equação
química.
I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol
II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol
III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol
IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol
V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol
Termoquímica
Exercícios
2) Dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm.
a) Classifique-as em endotérmica ou exotérmica.
b) Qual você escolheria como fonte de energia é porque?
c) Reescreva as reações indicando o valor da energia na equação
química.
I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol
II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol
III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol
IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol
V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol
Termoquímica
Exercícios
3) Faça a representação gráfica das reações abaixo.
I- H2(g)+ ½ O2(g) →H2O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol
II- 2Fe(s)+ 3/2 O2(g)→Fe2O3(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol
III- 2Al(s)+ 3/2 O2(g)→Al2O3(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol
IV - C(grafite)+ O2(g)→ CO2(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol
V- CH4(g) + O2(g) → CO2(g)+ H2O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol
Termoquímica
Exercícios
4) Classifique o processo representado pelo diagrama em exotérmico
ou endotérmico e determine o valor da variação da entalpia.
Termoquímica
Estequiometria aplicada as equações termoquímicas.
Os valores da variação da entalpia são fornecido em condições padrões (25ºC e 1atm).
Exemplo: Sabendo que o valor da variação de entalpia da reação decombustão do álcool etílico é igual a – 1366kJ/mol, calcule a quantidadede calor liberada na combustão total de 210 gramas e 5 mol dessasubstância.
Mol Massa: Usar massa molar.
1C2H6O + 3O2 → 2CO2 + 3H2O H = -1366kJ/mol
Termoquímica
Estequiometria aplicada as equações termoquímicas –
Exercícios.
1)Uma vela é feita de um material ao qual se pode atribuir a fórmula
genérica C20H42. Qual o calor liberado na combustão de 10,0 gramas dessa
vela, em condições padrão, sabendo que na sua combustão a entalpia
envolvida é correspondente a – 13,3 kJ/mol? Dado: massa molar do C=12;
H=1g/mol.
2) Considere a reação termoquímica de combustão do etanol líquido
(C2H5OH(l)):
C2H5OH(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l) DH = - 330,0 kcal/mol
Qual o número de mol de etanol líquido que deve ser queimado para obter
561 kcal? Dado: massa molar do C=12; H=1; O=16g/mol.
Termoquímica
Estequiometria aplicada as equações termoquímicas –
Exercícios.
3) Tanto gás natural como óleo diesel são utilizados como combustíveis em
transportes urbanos. A combustão completa do gás natural e do óleo diesel
liberam, respectivamente, 900 kJ e 9000 kJ por mol. A queima desses
combustíveis contribui para o efeito estufa, pela produção de CO2 .
Sabendo que esses dois combustíveis correspondem a CH4 e C14H30, qual a
energia liberada por 250 gramas de cada um dos combustíveis. Dado:
massa molar do C=12 e H=1 g/mol.