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.

Equação termoquímica

proporção estequiométrica;

estado físico;

estrutura cristalina;

temperatura;

pressão;

variação da entalpia.

Exemplos:
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)

Reações que liberam energia	Reações que absorvem energia
Queima do carvão	Cozimento de alimentos
Queima da vela	Fotossíntese das plantas, o sol fornece energia
Reação química em uma pilha	Pancada violenta que inicia a detonação de um explosivo
Queima da gasolina no carro	Cromagem em para-choque de carro, com energia elétrica

SE LIGA

A maioria das reações químicas envolve perda ou ganho de calor (energia).

Veja na tabela abaixo os tipos de reações com perda ou ganho de calor.

As transformações físicas também são acompanhadas de calor, como ocorre nas mudanças de estados físicos da matéria.

absorção de calor

SÓLIDO LÍQUIDO GASOSO

Quando a substância passa do estado físico sólido para líquido e em seguida para gasoso, ocorre absorção de calor.

Quando a substância passa do estado gasoso para líquido e em seguida para sólido, ocorre liberação de calor.

Essa energia que vem das reações químicas é decorrente do rearranjo das ligações químicas dos reagentes, transformando-se em produtos. Essa energia armazenada é a ENTALPIA (H). É a energia que vem de dentro da molécula.

Nas reações químicas, não é necessário calcular a entalpia. Devemos calcular, geralmente, a variação de entalpia (ΔH). A variação de entalpia é a diferença entre a entalpia dos produtos e a entalpia dos reagentes.

Como determinar o calor de reação (entalpia)?Exemplo:
Calor ou entalpia-padrão de formação (ΔH) ⁰f

Temperatura de 25ºC;

Pressão de 1 atm;

Estrutura cristalina ou alotrópica mais estável (se for o caso);

Estado físico usual da substância.

Exemplo:

Exemplo:

Exercícios
b)   O gráfico representa uma reação exotérmica.
c)   A entalpia dos reagentes é igual à dos produtos.
d)   A entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes.
e)   A variação de entalpia é maior que zero.
II- 2Fe(s)+ 3/2 O₂(g)→Fe₂O₃(s) ∆H = -196,5 Kcal/mol
III- 2Al(s)+ 3/2 O₂(g)→Al₂O₃(s) ∆H = -399,1 Kcal/mol
IV – C(grafite)+ O₂(g)→ CO₂(g) ∆H = -94,0 Kcal/mol
V- CH₄(g) + O₂(g) → CO₂(g)+ H₂O(l) ∆H = -17,9 Kcal/mol
b)II
c) III
d) IV
e ) V
b) Essa reação de salificação é exotérmica ou endotérmica? Por quê?
Gabarito

É a equação química que apresenta a entalpia da reação e onde menciona-se todos os fatores que podem influir no valor da entalpia. São eles:

H_2(g) + ½ O_2(g) → H₂O_(l) ΔH =-286,6 KJ/mol (25ºC,1atm)

O calor de reação, chamado de entalpia, pode ser determinado de maneira indireta pelo próprio conceito de variação de entalpia, ou seja:

ΔH = Hp – Hr

Contudo, só conseguimos determinar a variação de entalpia de uma reação. O que significa que 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 substâncias.

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.

O₂ (g): H = 0 / O₂(l) e O₃ (g): H ≠ 0.

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:

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.

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

H₂(g) + 1/2O₂(g) → H₂O(l) ∆H = -68 kcal

Classicamente, o calor de reação seria um “produto”:

H₂(g) + 1/2O₂(g) → H₂O(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.

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

H₂(g) + I₂(s) → 2HI(g) ∆H = + 12,4 kcal

Classicamente, o calor de reação seria um “reagente”.

H₂(g) + I₂(s) + 12,4 kcal → 2HI(g)

H₂(g) + I2(s) → 2HI(g) – 12,4 kcal

1. (UFRRJ) Desde a pré-história, quando aprendeu a manipular o fogo para cozinhar seus alimentos e se aquecer, o homem vem percebendo sua dependência cada vez maior das várias formas de energia. A energia é importante para uso industrial e doméstico, nos transportes, etc.

Existem reações químicas que ocorrem com liberação ou absorção de energia, sob a forma de calor, denominadas, respectivamente, como exotérmicas e endotérmicas. Observe o gráfico a seguir e assinale a alternativa correta:

a) O gráfico representa uma reação endotérmica.

2. (PUC-MG) Sejam dadas as equações termoquímicas, todas a 25 ºC e 1 atm:

I- H₂(g)+ ½ O₂(g) →H₂O(l) ∆H = -68,3 Kcal/mol

Exclusivamente sob o ponto de vista energético, das reações acima, a que você escolheria como fonte de energia é:

a)I

3. (Fuvest) Considere os dados da tabela abaixo, a 25 ºC e 1 atm.

a) Calcule a variação de entalpia (em kJ/mol) quando a base reage com o ácido para formar o correspondente sal.

1. B

2. C

3. a) ∆H= –176 kJ/mol; b) Exotérmica.

RESUMO DO RESUMO

CINÉTICA QUÍMICA

A Cinética Química estuda a velocidade das reações químicas e os fatores que a influenciam.

As reações químicas ocorrem com velocidades diferentes e estas podem ser alteradas, porque além da concentração de reagentes e produtos, as velocidades das reações dependem também de outros fatores como:

Temperatura: quando se aumenta a temperatura de um sistema, ocorre também um aumento na velocidade da reação.
Superfície de contato: um aumento da superfície de contato aumenta a velocidade da reação.
Pressão: quando os participantes de uma reação são gasosos e se aumenta a pressão desse sistema gasoso, aumenta-se a velocidade da reação.

Concentração de reagentes: quanto maior a concentração dos reagentes maior será a velocidade da reação.

Luz: Algumas reações químicas se processam com maior velocidade em presença de luz, como por exemplo, a decomposição da água oxigenada..

Catalisadores: os catalisadores são substâncias que aceleram o mecanismo sem serem consumidos durante a reação.

Fórmulas - Cinética Química

Cálculo para a velocidade média

Onde:
Vm = velocidade média (mol/L/s)

variação de concentração (mol/L)

variação de tempo (s, min)

módulo

Dica:

Usa-se módulo porque o resultado deve ser positivo, já que não existe velocidade negativa.

Cálculo para velocidade de consumo (reagentes)

Sendo a reação química:

Cálculo para velocidade de produção ou formação (produtos)

Sendo a reação química:

Energia de Ativação e Variação de Entalpia

Uma forma de calcular, nos gráficos de reação exotérmica e endotérmica, a energia de ativação e a energia do complexo ativado. Também pode-se calcular a variação de entalpia através da entalpia dos reagentes e a entalpia dos produtos.

Onde:

Energia de Ativação com Catalisador

O catalisador aumenta a velocidade da reação química, mas não participa da reação.
Nos gráficos, observe que com a presença do catalisador, a energia de ativação diminui.

Lei da Velocidade

Para encontrar a lei da velocidade, usa-se a seguinte fórmula:

Para uma reação genérica, temos:

Onde:
V = velocidade da reação
K = constante de velocidade
[A] = concentração molar de A
[B] = concentração molar de B
X e Y = expoentes experimentalmente determinados

A lei de velocidade pode indicar também a ordem de reação e a molecularidade.

Dica: A lei da velocidade é importante porque é ela quem determina a ordem de reação. Sabendo a ordem de reação, pode-se prever o que acontece com a velocidade de determinada reação química quando se altera a concentração de um dos reagentes.