Termoquímica2
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TERMOQUÍMICA
É a parte da Química que estuda as variações de energia que acompanham as reações químicas.
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ENTALPIA DE UM SISTEMA (H):
Pode ser conceituada como o conteúdo energético do sistema.
VARIAÇÃO DE ENTALPIA (H)
H= Hp – Hr,
sendo que Hp é a entalpia dos produtos e Hr é a entalpia dos reagentes.
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REAÇÃO EXOTÉRMICA:
É aquela que libera calor.
Hp < Hr H < 0
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C (s) + O2 (g) CO2 (g) H = - 94,0 Kcal/mol.
ou
C (s) + O2 (g) CO2 (g) + 94,0 Kcal/mol
ou
C (s) + O2 (g) - 94,0 Kcal CO2 (g)
Exemplo:
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E1= energia dos reagentes (r) E2= energia do complexo ativado (CA)E3= energia dos produtos (p) b=energia de ativação da reação diretac=variação de entalpia (D H= Hp – Hr)
Gráfico de Entalpia: Reação Exotérmica
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REAÇÃO ENDOTÉRMICA:
É aquela que absorve calor.
Hp > Hr
H > 0
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N2(l) + O2(g) 2NO (g) H = + 42 Kcal/mol.
ou
N2(l) + O2(g) + 42 Kcal 2 NO(g)
ou
N2(l) + O2(g) 2 NO (g) - 42 Kcal
Exemplo:
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E1= energia dos reagentes (r) E2= energia do complexo ativado (CA)E3= energia dos produtos (p) b=energia de ativação da reação diretac=variação de entalpia (D H= Hp – Hr)
Gráfico de Entalpia: Reação Endotérmica
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CALOR OU ENTALPIA DE FORMAÇÃO:
É a quantidade de calor libertada ou absorvida na formação de um mol dessa substância à partir de substâncias simples no estado padrão.
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Exemplo:
H2(g) + ½ O2(g) H2O(g) H= -68,3 Kcal
½ H2(g) + I2(g) HI(g) H= -6,2 Kcal
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Entalpia Padrão (H)
A entalpia de uma substância simples, a 1 atm e 25ºC,no estado padrão e forma alotrópica mais estável, é considerada igual a zero.
H2(g).................... H=0
O2(g).................... H=0
O3(g).................... H0
C(grafite).................H=0
C(diamante)............. H0
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Entalpia de uma substância composta:
É a entalpia de formação dessa substância a 1 atm e 25ºC, partindo-se de substância simples no estado e forma alotrópica mais comuns.
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CALOR OU ENTALPIA DE COMBUSTÃO:
É a variação de entalpia que ocorre na combustão de 1 mol de uma substância a 25ºC e 1 atm de pressão.
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Exemplo:
C(s) + O2(g) CO2(g) H= -94 Kcal/mol
CH4(g) + 2O2(g) CO2(g) + 2H2O(g) H= -213 Kcal/ mol
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LEI DE HESS
"A variação de entalpia envolvida numa reação química, sob determinadas condições experimentais, depende
exclusivamente da entalpia inicial dos reagentes e da entalpia final dos
produtos, seja a reação executada em uma única etapa ou em várias etapas
sucessivas".
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Essa lei é muito útil para determinar indiretamente calor de reação, impossível de ser medido experimentalmente. O calor total liberado ou absorvido nas reações sucessivas:
A B e B C
é igual ao calor liberado ou absorvido na reação
A C.
O calor liberado ou absorvido na reação A C não depende do número de estados intermediários.
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Conseqüências da Lei de Hess
Podemos trabalhar com equações químicas como se fossem equações matemáticas, isto é, permite calcular o de uma determinada reação x (incógnita) pela soma de reações de conhecidos, cujo resultado seja a reação de x.
Lembre-se de que, ao multiplicar ou dividir os coeficientes de uma reação termoquímica por um número qualquer, deve-se multiplicar ou dividir o valor de desta reação pelo mesmo número.
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EX: Podemos obter NH4Cl(aq) por 2 caminhos diferentes.
1º caminho:
NH3(g ) + HCl(g) NH4Cl(s) H = -41,9 Kcal+
NH4Cl(s) + H2O NH4Cl(aq) H = -3,9 Kcal
NH3(g) + HCl(g) + H2O NH4Cl(aq) H=-38 Kcal
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2º caminho:
NH3 (g ) + H2O NH3 (aq) H = -8,5 Kcal
+
HCl (g) + H2O HCl(aq) H = -17,3 Kcal
+
NH3 (aq ) + HCl(aq) NH4Cl(aq) H= -12,2 Kcal
NH3(g ) + HCl(g) + H2O NH4Cl(aq) H= - 38 Kcal
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ENERGIA DE LIGAÇÃO:
É a energia necessária para romper um mol de ligações quando se obtêm os átomos isolados no estado gasoso.
A principal aplicação prática é permitir o cálculo da variação de entalpia de reações, conhecendo-se as energias de ligações.
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Veja esse exemplo, reagindo gás hidrogênio (H2) e gás cloro (Cl2), formando cloridreto (HI).
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Ligação E de ligação (Kcal/mol)
Cl Cl 58,0
H H 104,2
H Cl 103,2
C C 83,1
C H 98,8
C H (metano) 99,5
C Cl 78,5
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Þ REAGENTES
A quebra de uma ligação é um processo endotérmico
(H > 0): SINAL (+)
Þ PRODUTOS
A formação de uma ligação é um processo Exotérmico
(H 0): SINAL (-)
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H2 + Cl2 2 HCl
H - H + Cl - Cl 2 H-Cl
+104,0 +58,0 2 x(-103,0)
H = -44,0 Kcal