É importante ter atenção com o conteúdo programático dos vestibulares e do ENEM para que, ao chegar no período de provas, você esteja completamente preparado. Para te deixar ainda mais seguro quanto a isso, fizemos um resumo completo sobre Termoquímica.
Assim, você estuda de maneira mais assertiva e tem mais chances de vencer o vestibular. Preparado para começar?
A Termoquímica estuda o calor das reações.
O que é Termoquímica?
A Termoquímica estuda o calor da reação provocada pela troca de energia do meio externo com os reagentes. Toda reação química absorve ou gera calor, ou seja, há sempre uma troca de energia.
A emissão ou absorção de luz, calor ou eletricidade são manifestações dessa energia que podem até provocar mudanças de estado físico nos componentes das reações.
Principais conceitos da Termoquímica
Listamos abaixo alguns dos principais conceitos e termos que um estudantes precisam entender para dominar a Termoquímica:
Entalpia (H)
A entalpia é uma função termodinâmica que mede a energia interna de um sistema, incluindo a energia cinética e potencial das partículas. Ela é representada pela letra “H” e é frequentemente usada para descrever a quantidade de energia envolvida em uma reação química.
Variação de Entalpia (ΔH)
A variação de entalpia representa a diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes em uma reação química. É uma medida da quantidade de energia absorvida (ΔH > 0) ou liberada (ΔH < 0) durante a reação.
Lei de Hess
A Lei de Hess afirma que a variação de entalpia de uma reação química depende apenas dos estados iniciais e finais da reação, independentemente do caminho específico que a reação segue. Isso permite calcular ΔH usando equações químicas balanceadas.
Reações Exotérmicas e Endotérmicas
Reações exotérmicas liberam energia na forma de calor para o ambiente (ΔH < 0), enquanto reações endotérmicas absorvem energia do ambiente (ΔH > 0).
Calor (q)
O calor é uma forma de energia que pode ser transferida entre um sistema e seu ambiente durante uma reação química. Em reações exotérmicas, o sistema libera calor (q < 0), enquanto em reações endotérmicas, o sistema absorve calor (q > 0).
Capacidade Calorífica
A capacidade calorífica de uma substância é a quantidade de calor que ela pode armazenar ou liberar por unidade de temperatura. É frequentemente representada como “C” e pode ser usada para calcular a variação de temperatura em uma reação.
Lei da Conservação de Energia
A Lei da Conservação de Energia afirma que a energia total de um sistema isolado permanece constante. Em reações químicas, isso significa que a energia dos reagentes é igual à energia dos produtos mais a energia liberada ou absorvida.
Enthalpia Padrão de Formação (ΔHºf)
É a variação de entalpia associada à formação de uma substância a partir de seus elementos constituintes no estado padrão. Esses valores são amplamente usados para calcular ΔH de reações.
Diagrama de Energia de Reação
Um diagrama de energia de reação representa graficamente as variações de energia durante uma reação química, mostrando os estados iniciais e finais, bem como os intermediários.
Lei de Kirchhoff
A Lei de Kirchhoff permite calcular ΔH em diferentes temperaturas usando dados de calorimetria e a variação de capacidade calorífica com a temperatura.
porque, ao se estudar um determinado sistema, verificou-se que a energia nele não poderia ser criada,
Equação termoquímica
É a equação química que apresenta a entalpia da reação e onde menciona-se todos os fatores que podem influenciar no valor da entalpia.
São eles:
- proporção estequiométrica;
- estado físico;
- estrutura cristalina;
- temperatura;
- pressão;
- variação da entalpia.
Exemplos dessas equações:
H~2(g)~ + ½ O~2(g) →~ H~2~O~(l)~ ΔH =-286,6 KJ/mol (25ºC,1atm)
C~(diamante) +~ O~2(g) →~ CO~2(g)~ ΔH =-395 KJ/mol (25ºC,1atm)
H~2(g)~ + Cl~2(g)~ ~→~ 2HCl~(g)~ ΔH =-184,1 KJ/mol (75ºC,1atm)
Como determinar o calor de reação (entalpia)?
O calor de reação, chamado de entalpia, pode ser determinado de maneira indireta pelo próprio conceito de variação de entalpia:
ΔH = Hp – Hr
Só é possível determinar a variação de entalpia de uma reação, ou seja, não é possível definir a entalpia de cada substância separadamente.
Devido a isso, os químicos atribuíram um valor arbitrário de entalpia a um grupo de substâncias para, a partir delas, elaborarem uma escala com entalpias relativas das demais.
O grupo escolhido foi o das substâncias simples alotrópicas mais estáveis — ou seja, as que são encontrados em maior quantidade na natureza. Para estas, a uma temperatura de 25ºC e pressão 1atm, a entalpia foi definida como zero, sendo chamada entalpia-padrão.
Exemplo:
O~2~ (g): H = 0 / O~2~(l) e O~3~ (g): H ≠ 0.
Calor ou entalpia-padrão de formação (ΔH) 0f
A entalpia-padrão é a variação de entalpia da formação de 1 mol de um produto por meio de seus elementos constituintes (substâncias simples), todos em seus estados-padrão.
Estado padrão na termoquímica é caracterizado por:
- Temperatura de 25ºC;
- Pressão de 1 atm;
- Estrutura cristalina ou alotrópica mais estável (se for o caso);
- Estado físico usual da substância.
Em reações exotérmicas a entalpia final é menor do que a entalpia inicial, de modo que ∆H tem valor negativo (∆H < 0). Nesse tipo de reação ocorre a liberação de energia.
Exemplo:
Queima de alimentos pelo organismo, reações de combustão.
Gráfico: Reação exotérmica
Usando valores imaginários de entalpia, você poderá entender mais facilmente o sinal de ∆H.
∆H = HP – HR = 32 – 100 = -68
H~2~(g) + 1/2O~2~(g) → H~2~O(l) ∆H = -68 kcal
Classicamente, o calor de reação seria um “produto”:
H~2~(g) + 1/2O~2~(g) → H~2~O(l) + 68 kcal
Em reações endotérmicas, a entalpia final é maior que a entalpia inicial, de modo que o ∆H tem um valor positivo (∆H > 0). Nesse tipo de reação ocorre a absorção de energia.
Exemplo:
Quando a luz solar incide em uma molécula de clorofila das plantas, ocorre uma reação endotérmica. Ela absorve parte da energia luminosa permitindo a reação do gás carbônico com água, que produz carboidratos e libera oxigênio. A absorção da energia em forma de luz e sua transformação em energia química permitem o crescimento das plantas, seu florescimento e a produção de frutos.
Gráfico: Reação endotérmica
Usando valores imaginários, teríamos:
∆H = HP – HR = -62,4 – 50 = + 12,4
H~2~(g) + I~2~(s) → 2HI(g) ∆H = + 12,4 kcal
Classicamente, o calor de reação seria um “reagente”.
H~2~(g) + I~2~(s) + 12,4 kcal → 2HI(g)
ou
H~2~(g) + I2(s) → 2HI(g) – 12,4 kcal
Relação en
Exemplos de termoquímica
Compreender a Termoquímica por meio de exemplos do cotidiano é uma ótima maneira de tornar esse conceito mais concreto e memorável para os estudantes que se preparam para o Enem. Aqui estão alguns exemplos de fenômenos termoquímicos comuns que podem ajudar na fixação do conteúdo:
Compreender a Termoquímica por meio de exemplos do cotidiano é uma ótima maneira de tornar esse conceito mais concreto e memorável para os estudantes que se preparam para o ENEM. Aqui estão alguns exemplos de fenômenos termoquímicos comuns que podem ajudar na fixação do conteúdo:
Combustão
A queima de madeira, carvão, gás ou qualquer outro combustível é um exemplo clássico de uma reação termoquímica exotérmica, onde a energia é liberada na forma de calor. Isso pode ser associado ao conceito de variação de entalpia negativa (ΔH < 0).
Ebulição da água
Quando você aquece água até que ela ferva, está ocorrendo uma absorção de calor. Isso é um exemplo de uma reação endotérmica, onde a energia é absorvida do ambiente, resultando em uma variação de entalpia positiva (ΔH > 0).
Refrigeração de bebidas
O processo de resfriamento de bebidas em um refrigerador é possível devido à absorção de calor pela geladeira, tornando-a um exemplo prático de uma reação endotérmica.
Expansão de um cilindro de gás
Quando um cilindro de gás é liberado para o ambiente, ele faz o trabalho sobre o ambiente, resultando em uma diminuição da energia interna e uma diminuição da temperatura. Isso demonstra o conceito de energia interna e trabalho em processos termodinâmicos.
Reações químicas em alimentos
O processo de cozimento, fermentação e decomposição de alimentos envolve reações termoquímicas que afetam sabor, textura e aparência.
Pilhas e baterias
As pilhas e baterias funcionam devido a reações químicas que liberam energia elétrica, e essas reações também estão relacionadas a variações de entalpia.
Reações de neutralização
Quando um antiácido é usado para aliviar a azia, uma reação de neutralização ocorre no estômago, liberando calor. Isso é um exemplo de reação exotérmica.
Fotossíntese
A fotossíntese é uma reação endotérmica realizada pelas plantas para converter a energia solar em energia química armazenada na forma de glicose.
Combustíveis fósseis
A queima de combustíveis fósseis, como gasolina e diesel, libera calor e é a principal fonte de energia em motores de combustão interna.
Produção de gelo:
As máquinas de fazer gelo e congeladores usam reações termoquímicas para retirar calor do interior e produzir gelo.
Aproveite para conferir o vídeo do nosso canal sobre Termoquímica
E aí gostou do nosso conteúdo sobre termoquímica?
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