Aula: 07 emática: ermquímica Esta aula ns dará cnheciment para análise e determinaçã d calr prduzid u absrvid em uma reaçã química. A termquímica é a investigaçã d calr prduzid u cnsumid nas reações químicas. Quand crre uma reaçã em um sistema, a temperatura d sistema sfre uma variaçã e para que a temperatura vlte a estad inicial é precis que haja uma trca de calr cm a vizinhança. Se sistema estiver mais quente depis da reaçã, precisará dar calr para a vizinhança, caracterizand uma reaçã extérmica e calr de reaçã terá valr negativ. N cas invers, quand sistema ficar mais fri após a reaçã, este absrverá calr da vizinhança, reaçã endtérmica, e calr de reaçã terá valr psitiv. Calr de reaçã é calr extraíd das vizinhanças numa transfrmaçã de reagentes, a e p, para s prduts cm s mesms e p. Em labratóri, a mairia das reações químicas é cnduzida em uma pressã cnstante. Sabems também que a libertaçã de calr crrespnde à diminuiçã da entalpia de um sistema, a pressã cnstante ( < 0), enquant a absrçã de calr crrespnde a aument da entalpia ( > 0). As variações de entalpia sã registradas para prcesss que crrem em cndições ditas padrões. A variaçã de entalpia padrã,, é a variaçã de entalpia em um prcess em que as substâncias estã ns respectivs estads padrões, ns estads iniciais e finais. O estad padrã de uma substância é da substância pura sb pressã de 1 bar, numa certa temperatura. A temperatura adtada para registr ds dads termdinâmics é 98 K (5 C). A variaçã de entalpia padrã que acmpanha uma mudança de estad físic é a entalpia padrã da transiçã, trs, cm a entalpia padrã de vaprizaçã, vap, e a de fusã, fus. A entalpia padrã de sublimaçã é:
sub = vap + fus. As variações da entalpia padrã ds prcesss diret e invers só diferem pel sinal, assim, se vap tem um valr psitiv, cnd terá mesm valr, mas negativ. A variaçã de entalpia padrã de reaçã é a diferença entre as entalpias ds prduts e ds reagentes, tds n estad padrã e numa certa temperatura. A cmbinaçã de uma equaçã química cm uma entalpia padrã de reaçã é uma equaçã termquímica. Exempl: C 4 (g) + O (g) CO (g) + O (l) r = 890 kj ml -1 A entalpia padrã de reaçã é a d prcess glbal. Ela crrespnde a uma sma nde sã cnsiderads s ceficientes estequimétrics da equaçã. Adtarems a cnvençã de que s númers estequimétrics ds prduts sã psitivs e ds reagentes sã negativs. Exempl: N (g) + 3 (g) N 3 (g) r = m (N 3 ) { m (N ) + 3 m ( )} Generalizand, r = ν m prduts reagentes Onde ν sã s ceficientes estequimétrics. ν m A entalpia padrã de cmbustã, c, é a entalpia padrã da reaçã da xidaçã cmpleta de um cmpst rgânic a CO e O, se cmpst cntiver exclusivamente C, e O, e também a N se N estiver presente, cm n primeir exempl dad (xidaçã d metan, C 4 ). É pssível a cmbinaçã de entalpias padrões de várias reações parciais para se ter a entalpia de uma reaçã. Esta é uma aplicaçã direta da primeira lei da
termdinâmica e é chamada lei de ess. Na prática nem tdas as reações parciais sã realizáveis, mas n cálcul só é imprtante que estejam balanceadas. O métd cnsiste em mntar as reações intermediárias de md que a sma resulte na reaçã desejada. As entalpias padrões também devem ser smadas. Exempl: Calcular a entalpia padrã da cmbustã d prpen, cuja equaçã é: C 3 6 (g) + 9/ O (g) 3CO (g) + 3 O (l) Sluçã: r (kj ml -1 ) C 3 6 (g) + (g) C 3 8 (g) 14 C 3 8 (g) + 5O (g) 3CO (g) + 4 O (l) 0 O (l) (g) + 1/ O (g) +86 C 3 6 (g) + 9/ O (g) 3CO (g) + 3 O (l) 058 A entalpia padrã de frmaçã, f, de uma substância é a entalpia padrã da reaçã de frmaçã de um cmpst a partir de seus respectivs elements, n estad de referência. Este estad de referência de um element é seu estad mais estável, numa certa temperatura, sb pressã de 1 bar. O valr de f da reaçã é a sma das entalpias de decmpsiçã, ds reagentes em elements, e de frmaçã, destes elements em prduts. Sabend que a decmpsiçã é invers da frmaçã, s valres das entalpias sã s mesms, mas cm sinais psts. As entalpias padrã de frmaçã pssuem valres que aparecem na tabela de dads termdinâmics (ver Indicaçã de Leitura a final desta Unidade). A determinaçã d valr de f da reaçã é realizada pr sma equivalente à d valr r, nde sã levads em cnsideraçã s ceficientes estequimétrics da equaçã.
Na ausência de infrmações relativas às entalpias padrões em diversas temperaturas, pdems estimá-las através das capacidades calríficas e da entalpia de reaçã numa dada temperatura cnhecida. Já vims que aqueciment de uma substância de 1 até casina uma variaçã de entalpia de ( 1 ) até: ( ) = ( 1) + 1 C d p Esta equaçã vale para cada substância da reaçã, entã a entalpia padrã da reaçã varia de r ( 1 ) para: ( ) = ( ) + r r 1 1 Onde r C p é a diferença entre as capacidades calríficas mlares ds prduts e ds reagentes, nas cndições padrões, cada qual pnderada pel seu ceficiente estequimétric. Esta última equaçã apresentada é a lei de Kirchhff. Nrmalmente, se pde admitir que r C p seja independente da temperatura quand interval de temperatura fr pequen. r C p d Exercícis Prpsts: 1. Para as seguintes reações a 5 C: (kj / ml) CaC (s) + O (l) Ca(O) (s) + C (g) 17,9 Ca (s) + ½ O (g) CaO (s) 635,1 CaO (s) + O (l) Ca(O) (s) 65, Calcule calr de frmaçã d CaC (s) a 5 C. Dads: calr de cmbustã da grafita é 393,51 kj / ml e d C (g) é 199,58 kj / ml.. Cert líquid tem vap = 6,0 kj / ml. Calcular Q, W, U e quand se vapriza 0,50 mls d líquid a 50 K e 750 trr.
Pudems usar s cnceits de entalpia, vists na aula passada, em aplicações relativas a reações que liberam u absrvem calr.