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Transcrição

1 Calor=Entalpiadasreações Entalpiapadrão O termômetro tem o seu ponto de referência o 0ºC pra cima de 0 é positivo e para baixo de 0 é negativo o mesmo ponto de referência existe na termoquímica: Um elemento ou composto químico está no estadopadrãoquando se apresenta em seu estado (físico, alotrópico ou cristalino) maiscomum eestável, em Condições: 25ºC e 1atm de pressão. Toda a substânciasimples, no estado padrão, tem entalpia igual à zero. Somenteestarãono(nívelzero)assubstânciassimples,em suaforma maiscomum eestável paraocarbono,essaformaéagrafite;parao oxigênio,asubstânciao 2 ;eassim pordiante.substânciascompostosserão determinadassuasentalpiaspadrões,atravésdopontodepartidade substânciassimplescom entalpia=0. Elemento O C S N F Br I 2(g) O 2(g) C (graf) S rômb N 2(g) F 2(g) 2(g) Br 2(l) I 2(s) Substância simples com entalpia=0 TIPOSDEENTALPIADEREAÇÃO Aentalpiadereaçãorecebediversasdenominações,deacordocom o tipodetransformaçãoquímicaqueestiverocorendo. Entalpiapadrãodeformaçãodeumasubstância(síntese) É o calor liberado ou absorvido na formação de 1mol de uma substâncias a partir de substâncias simples, no estado padrão, com o entalpia padrão=0 Avariaçãodeentalpia(? )nessasreaçõespodereceberosseguintes nomes:entalpiadeformação,calordeformação,? de formação ou entalpia padrão de formação. Água líquida 2 O (l)

2 2(g) +1/2O 2(g) 1 2 O (l)? =-286 KJ/mol Gás carbônico C graf + O 2(g) 1CO 2(g)? =-394KJ/mol (entalpia de formação) Observe na tabela na página 117 o valor da entalpia da substância do CO 2(g) é igual à entalpia de formação. Entalpia de formação=entalpia da substância Cuidado: C diam + O 2 1CO 2? =-395,9KJ/mol Está reação não é de formação, pois o C diamente não é a forma mais estável, mais abundante encontrada e não é a substância mais simples na forma de C. Lembrete:? de formação= entalpia () da substância? = p - r Exemplo 1: Determinação do? de uma reação, conhecendo-se as entalpias de formação das substâncias participantes. A hidrogenação total do acetileno (C 2 2 ) produz etano (C 2 6 ). Essa reação pode ser representada por: C 2 2(g) C 2 6(g)? =? C22(g) =+227KJ/mol 2(g) = C26(g) =-84,5KJ/mol C 2 2(g) C 2 6(g)? =? (+227)+ (2.0) (-84,5) R p? = p - r? =-85,5 ( )? =-84,5-(+227)? =-311,5KJ Exemplo 2: Determinação da entalpia de formação de uma substância a partir de uma equação termoquímica. A equação de decomposição do mármore pode ser representada por: CaCO 3(s) CaO (s) + CO 2(g)? =+177,5KJ/mol Na tabela encontramos a entalpias: CaO(s) =-635,5KJ/mol CO2(g) =-394KJ/mol No entanto não encontramos a entalpia de CaCO3(s), que pode ser determinada da seguinte maneira:

3 ? = p - r? = [(CaO (s) )-(CO 2 )] [(CaCO 3(s) )] 177,5= [(-635,5)+(-394)]-[(CaCO 3(s) )] 177,5= [-635,5-394]-(CaCO 3(s) ) (CaCO 3(s) )=-1.029,5-177,5 (CaCO 3(s) )=-1.207KJ/mol Entalpia(oucalor)decombustãodeumasubstância é a energia liberada na combustão completa de 1mol de uma substância no estado padrão. São classificadas como reação de combustão aquelas em que uma substância, denominada combustível, reage com o gás oxigênio (O 2 ), denominado comburente.por serem sempre exotérmicas, as reações de combustão apresentam? <0. Exemplos: Combustão completa do gás hidrogênio ( 2 ) 2(g) + 1/2O 2(g) 2 O (l) Combustão completa do gás butano (C 4 10 ) C 4 10(g) + 13/2O 2(g) 4CO 2(g) +5 2 O (l) Quando os combustíveis são formados por carbono, hidrogênio e oxigênio, os produtos das reações (combustão completa) serão sempre CO 2(g) + 2 O (l). Avariaçãodeentalpianacombustãocompletapodeserdenominada entalpiadecombustão,? decombustão,calordecombustãoouentalpia padãodecombustão. Exemplo 1: Combustão completa do álcool etílico (C 2 6 O) C 2 6 O (l) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3 2 O (l)? =-1368KJ/mol Pela equação, podemos concluir que na combustão completa de 1mol de C 2 6 O (l) ocorre a liberação de 1.368KJ: Entalpia de combustão do C 2 6 O (l) =-1368KJ/mol Exemplo 2: Muitos caros utilizam o álcool etílico como combustível. Sabendo que sua combustão total é representada pela equação química balanceada C 2 5 O (l) +3O 2(g) 2CO 2(g) +3 2 O? =-327Kcal/mol A quantidade de calor liberada na queima de 141g de álcool etílico é, aproximadamente: Se em 1mol de etanol temos massa molar de 46 g que liberam -327Kcal/mol Em 141g de álcool liberaram X Kcal/mol 46g Kcal/mol 141g---X Kcal/mol X= Kcal/mol Entalpia(oucalor)deneutralização

4 É a variação da entalpia (quantidade de color liberada) verificada na neutralização de 1mol de + do ácido por 1mol de O - da base, supondo-se todas as substâncias em diluição total ou infinita, a 25ºC e 1atm. A reação de neutralização ácido+base sal+água é sempre exotérmica; conseqüentemente,? é sempre negativo. Por exemplo: Exemplo 1 (aq) +NaO (aq) Na (aq) + 2 O (l)? = -57,9KJ/mol Exemplo 2 C 3 COO (aq) + N 4 O (aq) C 3 COON 4(aq) + 2 O (l)? =-50,2KJ/mol No primeiro exemplo 1 o ácido e base são fortes, por isso sua entalpia de neutralização é constante e vale aproximadamente -57,9KJ/mol. Pois são completamente dissociados: +NaO Na O A equação final sempre é a mesma tendo formação de água, portanto, sua energia de neutralização é a mesma? = -57,9KJ/mol. É o que não acontece à mesma coisa com ácidos e bases fracas, não haverá ionização total no exemplo 2 e o calor liberado será menor, pois uma parte da energia, que seria liberada pela reação, é gasta no trabalho de ionização do ácido ou da base. C 3 COO (aq) + N 4 O (aq) C 3 COON 4(aq) + 2 O (l) + C 3 COO + + N 4 - Energiadeligação Em todas as reações químicas ocorrem quebra das ligações existentes nos reagentes e formação de novas ligações nos produtos. O estudo da variação de energia envolvida nesses processos nos permite determinar a variação de entalpia das reações. Para que ocorra a quebra de ligação dos reagentes, é necessário fornecer energia; logo, estamos diante de um processo endotérmico. À medida que as ligações entre os produtos se formam, temos liberação de energia, ou seja, um processo exotérmico. A energia absorvida na quebra de uma ligação é numericamente igual à energia liberada na sua formação. No entanto, a energia de ligação é definida para a quebra de ligações. Energia de ligação é a energia absorvida na quebra de 1mol de ligações, no estado gasoso, a 25ºC e 1atm. Quanto maior for essa energia, mais estável será a ligação. Exemplo 1: 1- (g) (g) + (g)? =+436KJ/mol A quebra de 1mol de 2(g) absorve 436KJ; dizemos então, que: Energia de ligação 2(g) =+436KJ/mol

5 A partir do conhecimento das energias existentes nos reagentes e nos produtos, podemos calcular o? de qualquer reação, relacionando a quantidade de energia absorvida na quebra de ligações e a quantidade de energia liberada na formação de novas ligações. C (g) C 3(g) +? =? + + energia absorvida nas quebras das ligações energia liberada nas formações das ligações 4 C-=4.(413,6)=1.653,6KJ 1 C-= 1.(413,6)=413,6KJ 3 -=3.(242,6)=727,8KJ 3 C-= 3.(327,2)=981,6KJ 3 -=3.(341,8)=1.295,4KJ Energia total absorvida: Energia total liberada: 2.381,4KJ 2.690,6KJ Como a energia liberada é maior do que a absorvida, essa reação é exotérmica (? <0). O valorpodesercalculadopeladiferençaentreomaioreomenor valordeenergia.nocaso: Valor maior valor menor 2.690, ,4= 309,2KJ sendo o? da reação. CUIDADO N N N ? = 1.720KJ/mol ENERGIA ROMPIDA ENERGIA FORNECIDA ENERGIA TOTAL (KJ) 4 ligações N =1.560KJ 1.720KJ/mol 1 ligação N-N 1.160=160KJ Generalização (extensão de conceitos) Freqüentemente ouvi-se falar em energia postas em jogo em processos eletrônicos, como, por exemplo, energiadeionização, que é a variação de enntalpia (quantidade de calor absorvida) na retirada de um eletrón da última camada eletrônica de um átomo no estado gasoso, a 25ºC e 1atm. É usual expressar a energia por mol de átomos, como por exemplo: Al 0 (g) Al + (g) + e -? =+583,1KJ/mol Evidentemente, a retirada dos elétrons seguintes exigirá maior energia; no caso do alumínio, as retiradas do segundo e do terceiro elétrons exigirão elétrons exigirão 1.826,6KJ/mol e 2.768,8KJ/mol, respectivamente.

6 Usamos, então, os nomes: primeira, segunda e terceira energia de ionização, conforme ocorrer às retiradas.