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Entalpia: Influência da quantidade de reagente e produto

O professor Allan Rodrigues explica sobre a influência da quantidade de reagente e produto

Entalpia: Estado físico dos componentes

Entalpia: Estado físico dos componentes (Exemplo 2)

Entalpia: Influência do estado alotrópico

Entalpia: Influência da diluição/dissolução

Entalpia: Influência da temperatura/ pressão

Fatores que alteram o ΔH de uma reação

O ΔH de uma reação química pode dizer pra gente quanto de energia (calor) é liberada ou abservida pela reação. Podemos classificar a reação como endotérmica ou exotérmica. Mas além disso, nós temos algumas fatores que alteram esse valor de ΔH. Vamos ver alguns exemplos.

a) Quantidade de reagente e produtos

Nós podemos relacionar estequiometricamente a quantidade de calor envolvida na reação com as quantidades de reagentes e produtos.

Exemplo:

2 H​2​​ + O2​​ --> 2 H​2​​O ΔH = - 485,8 Kj

Analisando esse exemplo, nós podemos pensar o seguinte:

A reação é exotérmica, libera calor, ΔH é negativo. Mas além disso, nós podemos dizer também que 2 mol de H​2​​, pela proporção estequiométrica, liberam nessa reação, 485,8 Kj. A mesma coisa para 1 mol de O​2​​ e 2 mol de H2​​O. Ou seja, nós podemos relacionar cada um dos participantes, seja reagente ou produto, com a entalpia da reação.

Sendo assim, caso a gente dobre ou divida as quantidades deles, o valor de ΔH irá sofrer essa variação também. Por exemplo se nós dividirmos a reação por 2. Ao invés de termos 2 mol de H2​​, passarmos a ter 1 mol de H​2​​ apenas.

H​2​​ + ½ O​2​​ --> H​2​​O ΔH = - 242,9 Kj

Alguns problemas vão permitir que a gente relacione os participantes da reação com o ΔH através da regra de 3.

b) Estado físico dos componentes

Para uma mesma substância, se nós mudarmos o seu estado físico, a quantidade de energia será diferente.

OBS: A energia vai aumentando a medida que a gente sai do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso. Ou seja, nós temos um processo endotérmico, o calor é absorvido. E no caminho inverso, do estado gasoso para o líquido e do líquido para o gasoso, a energia vai diminuindo, sendo assim, o calor vai sendo liberado. Portando nós temos um processo exotérmico.
Nos problemas que envolve mudanças de estados físicos junto de termoquímica, nós podemos pensar como sendo a aplicação da lei de Hess.

Exemplo: Qual o valor da entalpia de vaporização da água?
Dados:
H2(g)​​ + ½ O​2(g)​​ --> H2​​O(l)​​ ΔH = -285,5 Kj
H2(g)​​ + ½ O2(g)​​ --> H​2​​O(g)​​ ΔH = -241,6 Kj

Como nós queremos o ΔH de vaporização, basta considerar que a reação global é H2​​O​(l)​​ --> H2​​O​(g)​​.

Vamos inverter a primeira apenas para que a água no estado líquido fique no reagente.



Perceba que o ΔH é positivo, ou seja, reação endotérmica. Confirmando o que nós falamos anteriormente. Mudança do estado líquido para gasoso precisa receber calor, ou seja, absorve calor, processo endotérmico.

Varias manipulações podem aparecer para a gente. Porém a ideia de aplicar a lei de Hess permanece;

c) Estado alotrópico

Alotropia: Substância simples diferentes formadas pelo mesmo elemento químico.

Exemplo: O2​​ e O​3​​; Cgrafite​​ e C​diamante​​

Pensando nós estados alotrópicos, é evidente que eles vão possuir energias diferentes. Um deles vai ser mais estável que o outro. Por exemplo, entre o C(graf.)​​ e o C(diam.)​​ a energia do diamante é maior do que a entalpia do grafite.

OBS: A forma alotrópica mais estável possui entalpia igual a zero.

É importante nós sabermos classificar como sendo endotérmico ou exotérmico nas mudanças entre os estados alotrópicos.

No exemplo entre grafite e diamante, como o diamante possui mais energia, para passar do grafite para o diamante, nós precisamos fornecer energia, ou seja, um processo endotérmico, irá absorver energia. E casos a gente queira fazer o inverso, o processo será exotérmico, liberação de energia.

d) Influência da dissolução/diluição

Em umas dissoluções é possível verificar uma variação na temperatura do recipiente. Isso confirma para gente que ocorreu uma liberação ou absorção de calor. Caso o recipiente fica mais quente, quer dizer que a dissolução liberou calor, fazendo com que o fraco fique quente. Ou seja, o processo foi exotérmico. O inverso pode ocorrer também, a dissolução pode absorver calor, fazendo com que o o fraco fique mais frio, caracterizando um processo endotérmico.

Exemplo de dissolução exotérmica:

Exemplo de dissolução endotérmica:

OBS: A quantidade de energia liberada ou absorvida está relacionada com a quantidade de água (solvente) na dissolução. Quando mais água (solvente) eu colocar na dissolução, maior será a quantidade de energia liberada ou absorvida. Essa quantidade não é infinita, haverá um limite, onde não adianta colocar mais água (solvente). Pois a energia será a mesma.

e) Temperatura

A temperatura faz com que a entalpia de uma reação mude. Veja esses dois exemplos:

Nesse caso, a reação é exotérmica, sendo assim, o aumente da temperatura faz com que o valor de ΔH aumente um pouco. Isso tem haver com o calor específico de cada um dos participantes.

f) Pressão

Não há alteração significativa no ΔH. Caso a reação não envolva gases, independe da pressão o ΔH será o mesmo. E caso haja a presença de gás, a variação é muito pequena, que nós iremos consideração como nula. Para que esse variação seja relevante, nós precisaríamos de pressões muito elevadas (acida de mil atm), algo que não é comum.