Entalpia de decomposição do H 2 O 2

Transcrição

1 Universidade Federal do ABC Disciplina: Transformações Químicas Entalpia de decomposição do H 2 O 2 Hueder Paulo M. de Oliveira Santo André - SP

2 HOJE: -Teoria envolvida no exp. 4 -Tópicos relativos à aula: Termoquímica. 2

3 Trazer um frasco (por grupo) de água oxigenada LÍQUIDA 10 volumes 3

4 Entalpia

5 Sistema e vizinhanças Sistema: é a parte do universo na qual estamos interessados. Vizinhança: é o resto do universo. Entalpia, H: é o calor transferido entre o sistema e a vizinhança realizado sob pressão constante. Entalpia é uma função de estado. O QUE É O ESTADO? Na termodinâmica o estado especifica a P, o V e a T do sistema.

6 Entalpia Processos Exotérmico Reação de termita

7 Entalpia Processos Endotérmico Formação de tiocianato de bário

8 Quando H é positivo, o sistema ganha calor da vizinhança. Quando H é negativo, o sistema libera calor para a vizinhança. Processos endotérmicos e exotérmicos Endotérmico: absorve calor da vizinhança. Exotérmico: transfere calor para a vizinhança. Uma reação endotérmica mostra-se fria. Uma reação exotérmica mostra-se quente.

9 A entalpia é uma propriedade extensiva (a ordem de grandeza do H é diretamente proporcional à quantidade): CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) H = -890 kj 2CH 4 (g) + 4O 2 (g) 2CO 2 (g) + 4H 2 O(g) H = 1780 kj Quando invertemos uma reação, alteramos o sinal do H: CO 2 (g) + 2H 2 O(l) CH 4 (g) + 2O 2 (g) H = +890 kj A variação na entalpia depende do estado: H 2 O(g) H 2 O(l) H = -88 kj

10 Capacidade calorífica e calor específico Calorimetria = a medição do fluxo de calor. Calorímetro = o instrumento que mede o fluxo de calor. Capacidade calorífica = a quantidade de energia necessária para aumentar a temperatura de um objeto (em um grau). Capacidade calorífica molar = a capacidade calorífica de 1 mol de uma substância. Calor específico = a capacidade calorífica específica = a capacidade de calor de 1 g de uma substância.

11 Unidades de energia A unidade SI para energia é o joule, J. Algumas vezes utilizamos a caloria em vez do joule: 1 cal = 4,184 J (exatos) Uma caloria nutricional: 1 cal = cal = 1 kcal

12 A lei de Hess: se uma reação é executada em uma série de etapas, o H para a reação será igual à soma das variações de entalpia para as etapas individuais. Por exemplo: CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(g) H = -802 kj 2H 2 O(g) 2H 2 O(l) H = -88 kj CH 4 (g) + 2O 2 (g) CO 2 (g) + 2H 2 O(l) H = -890 kj

13 TERMOQUÍMICA REAÇÃO QUÍMICA ENERGIA CALOR (q) E = q + w TRABALHO (w) q = C. T q = m. c S. t C = CAPACIDADE CALORÍFICA C S = CAPACIDADE CALORÍFICA ESPECÍFICA FORÇA X DISTÂNCIA PRESSÃO X VOLUME 13

14 Entalpia Medindo calor na ausência de trabalho: CALORÍMETRO Calor liberado = aumento da temperatura x capacidade calorífica

15 CALORÍMETRO V = 0 CALOR (q) E (SISTEMA) = q (SISTEMA) q = C CAL. T 15

16 Algumas Dicas q total = q solução + q calorimetro Calor específico da solução igual a 4,18 J.ºC -1.g -1. (explicar a aproximação feita aqui, calor específico da solução = calor específico da água (já que está em maior quantidade)) Constante calorimétrica (do copo): 5 JºC -1 O nitrato de ferro III é um catalisador homogêneo. Como sugestão, discutir a função do catalisador na reação, se influencia na entalpia da reação, etc...

17 2H 2 O 2(aq) 2H 2 O (l) + O 2(g)

18 Dicas A molaridade do H 2 O 2 na solução pode ser calculada da porcentagem de massa de H 2 O 2 na solução. Assumindo uma concentração de 3,0% e uma densidade de 1,00 g / ml, a concentração do H 2 O 2 é de 0,88 M. Tem que fazer o cálculo!!!!!!!! Os cálculos apresentados aqui são baseados nos resultados mostrados na Figura anterior. O experimento envolveu a mistura de 50,0 ml de 0,921 M de H 2 O 2(aq) com 10,0 ml de 0,50 M de Fe(NO 3 ) 3(aq). Segundo o gráfico, a temperatura inicial era de 21,94 C e a temperatura final foi de 39,10 C. A mudança de calor para a solução é dada pela fórmula: q soln = calor específico de solução x massa de solução x (T F T I ) = -(4,18 J g -1 C -1 x 60,0 g x (39,10 C - 21,94 C)) = -4, J A mudança de calor para o calorímetro é q calorímetro = -C (T F T I ) = -(5,0 C -1 (39,10 C - 21,94 C)) = -86 J Portanto, q total = q soln + q calorímetro = -4, J O número de mols de H 2 O 2 reagido é igual à molaridade vezes o volume da solução de H 2 O 2 : n = MV n = (0,921 M) (0,0500 L) = 0,0461 mol H = q / n = -9,52 x 10 4 J mol -1 = -95,2 kj mol -1 Este valor concorda bem com o valor da literatura de -94,6 kj mol -1