Termoquímica mica Prof. Ms.. João Neto
H 2 O 2 NH 4 ClO 4 Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 2
TERMOQUÍMICA: é o ramo da Química que tem por objetivo o estudo da energia associada a uma reação química. Um dos maiores problemas do homem, desde os tempos pré-históricos, é encontrar uma maneira de obter energia. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 3
Energia para aquecê-lo no inverno; Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 4
Energia para acionar suas indústrias; Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 5
Energia para transportá-lo de um canto a outro do mundo; Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 6
Conversão de uma forma de energia em outra. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 7
Energia para a manutenção de sua vida e para o seu lazer, produzindo sons, imagens e fantasias. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 8
Em nossa vida diária é muito comum observarmos reações químicas que ocorrem liberando ou absorvendo energia na forma de calor. Queima de uma vela; Queima de combustível; Queima da madeira; Em cada um dos exemplos a energia liberada é aproveitada. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 9
No caso específico da queima de um combustível, a energia é utilizada para movimentar os veículos que circulam no dia-a-dia das grandes cidades. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 10
Há também reações que ocorrem mas que necessitam absorver energia, como é o caso das reações de fotossíntese, em que os vegetais recebem energia por intermédio da luz solar. As relações existentes entre as reações químicas e a energia são estudadas pela termoquímica. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 11
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Bolsa de gelo instantâneo NH 4 NO 3 +H 2 O Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 13
As reações que ocorrem liberando energia são chamadas de reações exotérmicas (exo = para fora), enquanto as reações que ocorrem absorvendo energia são chamadas de endotérmicas (endo = para dentro). Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 14
Calorímetro Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 15
Calorímetro Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 16
Calorímetros Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 17
Q = m c Θ Θ = Θ final Θ inicial Q=Quantidade de calor m= massa da solução c=calor específico (H 2 O=1cal/g.ºC) Θ =variação de temperatura Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 18
Unidades Caloria (cal) 1kcal (Cal)= 1000 cal Joule (J) 1cal = 4,18J 1kcal = 4,18 kj Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 19
Exemplo A dissolução de uma pequena quantidade de CaCl 2 a 25ºC em água (a 25ºC) fez com que a temperatura da solução fosse para 33ºC. Considerando que a solução tem massa de 100g, qual o calor liberado nessa dissolução? Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 20
Resolução Retire os dados do enunciado: Temperatura inicial=25ºc; Temperatura final=33ºc Massa da solução=100g Calor específico da água = 1cal/g.ºC Calor liberado=? Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 21
Θ = Θ final Θ inicial Θ = 33 25 Θ = 8º C Q = m c Θ Q = 100 g 1 g cal o C 8 o C Q = 800 cal ou 3344 J Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 22
ATENÇÃO!!! Quantidade de calor é proporcional a massa. Quanto maior a massa de soluto em dissolução, maior será o calor liberado. >massa >calor <massa <calor Q = m c Θ Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 23
Para poder interpretar a quantidade de calor envolvida num processo químico, será utilizada uma grandeza termodinâmica chamada de entalpia (H). A entalpia corresponde à energia global de um sistema, à pressão constante. Já a variação de entalpia ( H) irá mostrar a quantidade de calor liberado ou absorvido em uma reação química. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 24
H = calor liberado ou absorvido em qualquer reação química à pressão constante. A variação de entalpia corresponde à diferença entre o estado final de energia (energia dos produtos) e o estado final (energia dos reagentes) de um processo químico. Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 25
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS Nas reações exotérmicas, o estado inicial será o que possui maior energia, provocando, durante a ocorrência da reação, uma perda (liberação) de energia. H<0 Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 27
O calor de reação para um processo exotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas: Escrever a quantidade de calor liberado do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está produzindo (liberando) calor A + B C + D + calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 28
Veja alguns exemplos: CO + 1 / 2 O 2 CO 2 + 67,4 kcal H 2 + 1 / 2 O 2 H 2 O + 68,3 kcal Ca + 1 / 2 O 2 CaO + 151,8 kcal H 2 + Cl 2 2HCl + 44 kcal Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 29
Expressar o valor da variação de entalpia ( H) A + B C + D H=-calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 30
Veja alguns exemplos: CO + 1 / 2 O 2 CO 2 H=-67,4 kcal H 2 + 1 / 2 O 2 H 2 O H=-68,3 kcal Ca + 1 / 2 O 2 CaO H=-151,8 kcal H 2 + Cl 2 2HCl H=-44 kcal Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 31
REAÇÕES EXOTÉRMICAS A variação de entalpia também pode ser representada em gráfico fico, sendo que a entalpia (H) das substâncias é dada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa. Imagine a reação: A + B C + D H=-calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 32
REAÇÕES EXOTÉRMICAS H R A + B H<0 H P C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 33
REAÇÕES EXOTÉRMICAS 40 A + B H=-19 21 C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 34
REAÇÕES EXOTÉRMICAS 60 A + B H=-28 32 C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 35
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REAÇÕES EXOTÉRMICAS O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energia. Imagine a reação: A + B C + D H=-calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 37
REAÇÕES EXOTÉRMICAS H R A + B H<0 H P C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 38
REAÇÕES EXOTÉRMICAS 60 A + B H=-28 32 C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 39
REAÇÕES EXOTÉRMICAS 40 A + B H=-19 21 C + D Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 40
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REAÇÕES ENDOTÉRMICAS Nas reações endotérmicas, o estado inicial será o que possui menor energia, provocando, durante a ocorrência da reação, um ganho (absorção) de energia. H>0 Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 43
O calor de reação para um processo endotérmico pode ser anotado de duas maneiras diferentes. São elas: Escrever a quantidade de calor absorvido do lado direito de uma equação química demonstrando que a reação está absorvendo (consumindo) calor A + B C + D - calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 44
Veja alguns exemplos: H 2 O H 2 + 1 / 2 O 2-68,3 kcal CO 2 CO + 1 / 2 O 2-67,4 kcal CaO Ca + 1 / 2 O 2-151,8 kcal 2HCl H 2 + Cl 2-44 kcal Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 45
Expressar o valor da variação de entalpia ( H) A + B C + D H=+calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 46
Veja alguns exemplos: H 2 O H 2 + 1 / 2 O 2 H=+68,3 kcal CO 2 CO + 1 / 2 O 2 H=+67,4 kcal CaO Ca + 1 / 2 O 2 H=+151,8 kcal 2HCl H 2 + Cl 2 H=+44 kcal Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 47
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS A variação de entalpia também pode ser representada em gráfico fico, sendo que a entalpia (H) das substâncias é dada na ordenada e o caminho da reação, na abscissa. Imagine a reação: A + B C + D H=+calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 48
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS H P C + D H>0 H R A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 49
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS 40 C + D H=+19 21 A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 50
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS 60 C + D H=+28 32 A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 51
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS O gráfico de uma reação pode ser representado por meio de um diagrama de energia. Imagine a reação: A + B C + D H=+calor Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 52
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS H P C + D H<0 H R A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 53
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS 60 C + D H=+28 32 A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 54
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS 40 C + D H=+19 21 A + B Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 55
Reação é endotérmica. Erlenmeyer fica colado no bloco de madeira Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 56
ATENÇÃO!!! O H sempre tem o mesmo sinal do calor no reagente e sinal contrário rio no produto. Veja no caso endotérmico A + B +5kJ AB A + B AB - 5kJ A + B AB H=+5kJ Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 57
ATENÇÃO!!! O H sempre tem o mesmo sinal do calor no reagente e sinal contrário rio no produto. Veja no caso exotérmico AB 5kJ A + B AB A + B + 5kJ AB AB H=-5kJ Prof. Ms. João Neto - Termoquímica 58