Termoquímica. Iniciação à Química II. Prof. Edson Nossol

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1 Termoquímica Iniciação à Química II Prof. Edson Nossol Uberlândia, 20/10/2017

2 Energia de ligação (dissociação): energia necessária para romper a ligação H (entalpia de ligação): variação de calor que acompanha a quebra da ligação H = E + (PV) Para gases, H E ~ 1 a 2% Para líquidos e sólidos: negligível

3 Energia de ligação (dissociação): energia necessária para romper a ligação H (entalpia de ligação): variação de calor que acompanha a quebra da ligação H = E + (PV) H (entalpia padrão de ligação) 1 atm (25 C)

4 Entalpia de ligação para C-H (gases) H positivo endotérmico

5 Entalpia de ligação para C-H (gases) H é 8% do valor médio (412 kj mol -1 )

6 Entalpia de ligação para C-H (gases) H é 8% do valor médio (412 kj mol -1 )

7 Por que estudar entalpia de ligação? A diferença entre as entalpias dos produtos e reagentes nos fornece uma estimativa da entalpia da reação C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O Hr = kj mol -1 H negativo exotérmico Oxidação da glicose Plantas convertem dióxido de carbono e água em açúcar (glicose) e oxigênio 6CO H 2 O C 6 H 12 O 6 + 6O 2 Nós realizamos a reação inversa oxidação da glicose C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O + energia Armazenada na forma de ATP

8 Cálculo do H r de oxidação da glicose H r = Ʃ H i - Ʃ H j reagentes produtos Se as ligações nos produtos são mais fortes que nos reagentes H é negativo (exotérmico) Se as ligações nos reagentes são mais fortes que nos produtos H é positivo (endotérmico) C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O H r = kj mol -1

9 Cálculo do H r de oxidação da glicose H r = Ʃ H i - Ʃ H j C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O Ligações dissociadas Ʃ H i = kj mol -1 Ligações formadas Ʃ H j = kj mol -1 H r calculado = kj mol kj mol -1 = kj mol -1 H r experimental = kj mol -1

10 Entalpia de formação H f = H r Calor envolvido na formação de 1 mol do composto a partir dos seus elementos em seus estados padrão Forma estável do hidrogênio Forma estável do hidrogênio Forma estável do hidrogênio 0 Forma estável do oxigênio -1260

11 Produtos Reagentes C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O

12 Cálculo do H r de oxidação da glicose H r = Ʃ H i - Ʃ H j C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O Ligações dissociadas Ʃ H i = kj mol -1 Ligações formadas Ʃ H j = kj mol -1 H r calculado = kj mol kj mol -1 = kj mol -1 H r experimental = kj mol -1

13 Produtos Reagentes C 6 H 12 O 6 + 6O 2 6CO H 2 O H r experimental = kj mol -1 H r calculado = kj mol -1 Entalpia é uma função de estado independe do caminho

14 Entalpia Entalpia é uma função de estado independe do caminho B ΔH A Lei de Hess: quando os reagentes são convertidos em produtos, a variação de entalpia é a mesma, quer a reação se dê em uma só etapa ou em uma série de etapas

15 Exemplo Exercício A síntese do propano, C 3 H 8, um gás usado como combustível em fogões tem como equação abaixo, calcule a entalpia padrão de formação: 3 C (gr) + 4H 2(g) C 3 H 8(g) As entalpias de reações são as seguintes: (a) C 3 H 8(g) + 5 O 2(g) 3 CO 2(g) + 4 H 2 O (l) H r : kj mol -1 (b) C (gr) + O 2(g) CO 2(g) H r : -394 kj mol -1 (c) H 2(g) + ½ O 2(g) H 2 O (l) H r : -286 kj mol -1

16 Reações espontâneas e energia livre Reação espontânea: processo que ocorre, dado certo tempo, sem a necessidade de intervenção externa ,9 H negativo reação espontânea!

17 Reações espontâneas e energia livre Reação espontânea: processo que ocorre, dado certo tempo, sem a necessidade de intervenção externa ,9 H negativo reação espontânea! Bom indicativo, mas não em todos os casos...

18 Reações espontâneas e energia livre Espontaneidade depende da energia livre ( G)

19 Reações espontâneas e energia livre Exemplo: G = -4,5 kj mol -1 G é negativo mesmo o valor de H sendo positivo! Reação espontânea

20 Entropia => ( S): variação de desordem do sistema Um sistema com menos microestados pelos quais pode dispersar sua energia tem uma entropia mais baixa Um sistema com mais microestados pelos quais pode dispersar sua energia tem uma entropia mais alta

21 Entropia => ( S): variação de desordem do sistema S > 0: aumento na desordem S < 0: diminuição na desordem S é positivo 2 3 moléculas

22 Cálculo da variação da entropia ( S) Produtos Reagentes S é a entropia absoluta padrão S = 0 para um cristal perfeito em T= 0K 2 H 2 O (l) O 2(g) 2 H 2 O 2(l) 125

23 Cálculo da variação de energia livre ( G) 0,125 Reação espontânea H 2 O (l) H 2 O (s) sólido líquido

24 Cálculo da variação de energia livre ( G) 0,125 Reação espontânea

25 Aplicações da equação