O que a termoquimica estuda

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A Termoquímica estuda a quantidade de calor numa reação química e a transferência de energia nas modificações dos estados líquido, gasoso e sólido.

A Termoquímica é a ala da Química que calcula a quantidade de calor numa reação química. Ela também estuda a transferência de energia em certos fenômenos da física, como alterações dos estados líquido, gasoso e sólido.

As reações são endotérmicas quando um corpo absorve o calor que é emitido pelo ambiente em que ele está. E as reações exotérmicas se dão quando é o corpo que libera o calor, com isso aquecendo seu entorno.

Já a entalpia é a energia trocada nas reações de absorção, ou endotérmica, com a liberação de energia exotérmica.

As Reações Endotérmicas e Exotérmicas

Na Termoquímica, durante as reações químicas podem ocorrer tanto a absorção, quanto a liberação de energia. Essa transmissão de calor é do corpo que possui a temperatura mais elevada, para o que tem a mais baixa.

Na reação endotérmica, o corpo absorve o calor que é liberador pelo meio em que ele está. Aqui há a sensação térmica de resfriamento. Um exemplo é passar álcool na perna e soprar, quando então se sente frio no local. Isso é resultado da reação endotérmica.

Por outro lado, a reação exotérmica é quando há a liberação de calor, posto que a sensação é de aquecimento. Por exemplo, o calor de uma tocha aquece quem está à volta.

Importa referir que, na mudança do estado sólido para o líquido e do líquido para o gasoso, o processo é endotérmico. Já se houver a mudança do estado gasoso para o líquido e do líquido para o sólido, será exotérmico

O que é a Entalpia na Termoquímica?

Na Termoquímica, a entalpia (H) é a energia que é compartilhada nas reações de absorção (endotérmica), assim como de liberação de energia (exotérmica).

Ainda não há tecnologia eficiente que meça a entalpia. Então a medição da sua variação (ΔH) é feita por cálculo. Deve se levar em conta a entalpia do reagente, que é a energia inicial, assim como a entalpia do produto, ou energia final.

É pela Lei de Hess que se chega à variação da energia, que é estipulada pela fórmula seguinte:

ΔH =Hf – Hi. Entenda-se nesse processo que ΔH é a variação da entalpia; Hf é a entalpia final ou entalpia do produto; por fim, Hi é entalpia inicial ou entalpia do reagente.

Por conta disso é a conclusão de que a variação da entalpia é negativa quando ocorre uma reação exotérmica. No entanto, a variação da entalpia é positiva assim que ocorre uma reação endotérmica.

Por fim, vale ressaltar que as duas formas de entalpia que mais ocorrem são a de formação e a de combustão. A entalpia de formação que é a energia liberada ou absorvida suficiente para formar 1 mol de uma substância. E a entalpia de combustão que é a energia liberada que queima 1 mol de substância.

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Fonte: Info Escola, Toda Matéria, Wikipédia, Brasil Escola, Descomplica, Guia do Estudante, Só Q, COC.

Fonte das imagens: Toda Matéria, Youtube, Agência Brasil, Descomplica.

A termoquímica estuda os efeitos térmicos. Todas as reações químicas envolvem trocas de calor entre o sistema e o meio, que podem ser exotérmicas ou endotérmicas.

Processos exotérmicos → liberam calor

O sistema perde energia para o ambiente, ou seja, a reação química ocorre com liberação de energia. Podemos representar esquematicamente as reações exotérmicas da seguinte forma:

A → B + calor

Exemplos: Combustão (libera luz e calor); solidificação e condensação (liberam calor); explosão de uma bomba (libera calor); funcionamento de uma pilha (libera energia elétrica).

Combustão: CH4 (g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + 2 H2O (l) + calor

Queima do carvão: C (s) + O2 (g) → CO2 (g) + calor

Dissolução de ácidos em água: H2SO4 (l) + H2O (l) → H3O+(aq) + HSO4- (aq) + calor

Processos endotérmicos → absorvem calor. O sistema recebe energia do ambiente, ou seja, a reação química ocorre com absorção de energia. Isso significa que sempre devemos aquecer os reagentes para que a reação aconteça. Podemos representar esquematicamente as reações endotérmicas da seguinte forma:

A + calor → B

Exemplos: Cozimento dos alimentos (absorve calor); fotossíntese (absorve luz solar); fusão, ebulição e sublimação (absorvem calor); carregamento de baterias (absorve energia elétrica); eletrólise (absorve energia elétrica).

Síntese do monóxido de nitrogênio: Calor + ½ N2 (g) + ½ O2 (g) → NO (g)

Decomposição do cálcio: Calor + CaCO3 (s) → CaO (s) + CO2 (g)

Mudanças de estados físicos da água.

A quantidade de calor necessária para fundir 1 mol de água no estado sólido é denominada calor ou entalpia de fusão e é igual a 7,3 kJ/mol.

H2O (s) → H2O (l) ΔH = +7,3 kJ

A quantidade de calor necessária para vaporizar 1 mol de água no estado líquido é denominada calor ou entalpia de vaporização e é igual a 44 kJ/mol.

H2O (l) → H2O (v) ΔH = +44 kJ

Para os processos inversos, apenas invertemos os sinais de ΔH. Assim:

Entalpia de solidificação da água é -7,3 kJ/mol.

H2O (l) → H2O (s) ΔH = -7,3 kJ

Entalpia de condensação ou liquefação da água é -44 kJ/mol.

H2O (v) → H2O (l) ΔH = -44 kJ

A quantidade de calor absorvida ou liberada durante uma reação química pode ser medida por meio de aparelhos denominados calorímetros, como mostra a figura esquemática abaixo.

Esquema de um calorímetro.

No sistema mostrado acima, o calor trocado entre o sistema e o ambiente causa o aumento ou a diminuição da temperatura da água, que é indicado pelo termômetro. O calor absorvido na reação pode então ser calculado:

Qreação = Qágua

Qágua = m x c x ΔT

Sendo que:

Q = quantidade de calor (cal ou J)

m = massa da água (gramas)

c = calor específico da água ()

ΔT = variação da temperatura (°C)

1 caloria (cal) é a quantidade de calor necessária para elevar em 1 °C a temperatura de 1,0 grama de água.

É recomendado, pelo Sistema Internacional de unidades, que se utilize a unidade Joule (J). 1 cal = 4,18 J ou 1 kcal = 4,18 kJ

Em uma reação química, o calor ou energia liberada se encontra nos reagentes e é liberado quando se transformam em produto. Toda substância apresenta certa quantidade de energia, que é denominada entalpia (H).

Em um processo, o que é medido é a variação de entalpia (ΔH), que corresponde à quantidade de energia liberada ou absorvida durante a reação química.

ΔH = Hprodutos – Hreagentes

Nas reações exotérmicas, Hprodutos é menor que Hreagentes, logo ΔH < 0.

Exemplo: C (grafite) + O2 (g) → CO2 (g) ΔH = -394 kJ ou C (grafite) + O2 (g) → CO2 (g) + 394 kJ

Nas reações endotérmicas, Hprodutos é maior que Hreagentes, logo ΔH > 0.

Exemplo: 2 NH3 (g) → N2 (g) + 3 H2 (g) ΔH = +92,2 kJ ou 2 NH3 (g) + 92,2 kJ → N2 (g) + 3 H2 (g)

Exercício de fixação

ENEM/2003

No Brasil, o sistema de transporte depende do uso de combustíveis fósseis e de biomassa, cuja energia é convertida em movimento de veículos. Para esses combustíveis, a transformação de energia química em energia mecânica acontece:

A na combustão, que gera gases quentes para mover os pistões no motor.

B nos eixos, que transferem torque às rodas e impulsionam o veículo.

C na ignição, quando a energia elétrica é convertida em trabalho.

D na exaustão, quando gases quentes são expelidos para trás.

E na carburação, com a difusão do combustível no ar.