termoquimica inicial
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Aula introdutória sobre TermoquímicaTRANSCRIPT
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T í iT í iTermoquímicaTermoquímicaqq
Prof. Prof. MscMsc João NetoJoão Neto
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HH2
O2
NH4ClO4
Prof. Msc João Neto 2
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TERMOQUÍMICA: é o ramo daíQuímica que tem por objetivo o estudo
da energia associada a uma reaçãoda energia associada a uma reaçãoquímicaquímica.
Um dos maiores problemas do homemUm dos maiores problemas do homem,desde os tempos pré-históricos édesde os tempos pré históricos, éencontrar uma maneira de obterenergia.
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Energia para aquecê-lo no inverno;
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Energia para acionar suas indústrias;
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Energia para transportá-lo de umcanto a outro do mundo;
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Conversão de uma forma de energiaem outra.
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Energia para a manutenção de suavida e para o seu lazer, produzindosons imagens e fantasiassons, imagens e fantasias.
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Em nossa vida diária é muito comumõ íobservarmos reações químicas que
ocorrem liberando ou absorvendoocorrem liberando ou absorvendoenergia na forma de calorenergia na forma de calor.
Queima de uma vela;Queima de uma vela;
íQueima de combustível;
Queima da madeira;
Em cada um dos exemplos a energiaProf. Msc João Neto 9
p gliberada é aproveitada.
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No caso específico da queima de umí écombustível, a energia é utilizada para
movimentar os veículos que circulammovimentar os veículos que circulamno dia-a-dia das grandes cidadesno dia a dia das grandes cidades.
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Há também reações que ocorrem masit b ique necessitam absorver energia, como
é o caso das reações de fotossínteseé o caso das reações de fotossíntese,em que os vegetais recebem energiae que os egeta s ecebe e e g apor intermédio da luz solar.
As relações existentes entre as reaçõess e ações e ste tes e t e as eaçõesquímicas e a energia são estudadaspela termoquímica.
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Bolsa de gelo instantâneo NH4NO3+H2O
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As reações que ocorrem liberandoã õenergia são chamadas de reações
exotérmicas (exo para fora)exotérmicas (exo = para fora),enquanto as reações que ocorremenquanto as reações que ocorremabsorvendo energia são chamadas degendotérmicas (endo = para dentro).
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CalorímetroCalorímetro
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CalorímetroCalorímetro
Prof. Msc João Neto 16
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CalorímetrosCalorímetros
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cmQ cmQ
inicialfinal
Q=Quantidade de calorQ=Quantidade de calor
d l ãm= massa da solução
c=calor específico (H2O=1cal/g.ºC)
∆Θ =variação de temperaturaProf. Msc João Neto 18
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Unidades
CaloriaCaloria (cal)(cal)( )( )
1kcal (CCal)= 1000 cal1kcal (CCal)= 1000 cal
J lJ l (J)(J)JouleJoule (J)(J)
1cal = 4,18J
1kcal = 4,18 kJ
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ExemploExemplo
A dissolução de uma pequenaç p qquantidade de CaCl2 a 25ºC em água (a25ºC) fez com que a temperatura da
l ã f 33ºC C id dsolução fosse para 33ºC. Considerandoque a solução tem massa de 100g qualque a solução tem massa de 100g, qualo calor liberado nessa dissolução?ç
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ResoluçãoResoluçãoRetire os dados do enunciado:
Temperatura inicial=25ºC;
Temperatura final=33ºC
Massa da solução=100g
C l ífi d á 1 l/ ºCCalor específico da água = 1cal/g.ºC
Calor liberado=?Calor liberado=?
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inicialfinal inicialfinal2533
Cº8
cmQ
CcalgQ o81100 CCg
gQ oo 81100
JoucalQg
3344800Prof. Msc João Neto 22
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ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!
QuantidadeQuantidade dede calorcalor ééQQproporcionalproporcional aa massamassa. Quanto maior
ãa massa de soluto em dissolução, maiorserá o calor liberadoserá o calor liberado.
>massa >calor
<massa <calor
cmQProf. Msc João Neto 23
cmQ
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Para poder interpretar a quantidade deícalor envolvida num processo químico,
será utilizada uma grandezaserá utilizada uma grandezatermodinâmica chamada de entalpiatermodinâmica chamada de entalpia(H).( )
A entalpia corresponde à energia globalA entalpia corresponde à energia globalde um sistema, à pressão constante. Já
i ã d l i ( ) i áa variação de entalpia (ΔH) irá mostrara quantidade de calor liberado oua quantidade de calor liberado ouabsorvido em uma reação química.
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ç q
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ΔH = calor liberado ou absorvidoΔH calor liberado ou absorvidoem qualquer reação química àq q ç qpressão constante.A variação de entalpia corresponde àdiferença entre o estado final deenergia (energia dos produtos) e oenergia (energia dos produtos) e oestado final (energia dos reagentes)estado final (energia dos reagentes)de um processo químico.p q
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
Nas reações exotérmicas, o estadoáinicial será o que possui maior
energia provocando durante aenergia, provocando, durante aocorrência da reação uma perdaocorrência da reação, uma perda(liberação) de energia.( ç ) g
ΔH<0ΔH<0
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O calor de reação para um processoexotérmico pode ser anotado de duas
i dif t Sã lmaneiras diferentes. São elas:
Escrever a quantidade de calorlib d d l d di it dliberado do lado direito de umaequação química demonstrando que aequação química demonstrando que areação está produzindo (liberando)reação está produzindo (liberando)calor
A + B C + D + calorProf. Msc João Neto 28
A + B C + D + calor
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Veja alguns exemplos:
CO + 1/2O2 CO2 + 67,4 kcalCO /2O2 CO2 67,4 kcal
H + 1/ O H O + 68 3 kcalH2 + 1/2O2 H2O + 68,3 kcal
C 1/ O C O 151 8 k lCa + 1/2O2 CaO + 151,8 kcal
H2 + Cl2 2HCl + 44 kcal
Calor na reação sempre positivo
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sempre positivo
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Expressar o valor da variação deentalpia (ΔH)
A + B C + D ΔH=-calorCO + 1/2O2 CO2 ΔH=-67,4 kcal
H2 + 1/2O2 H2O ΔH=-68,3 kcalH2 /2O2 H2O ΔH 68,3 kcal
Ca + 1/ O CaO ΔH=-151 8 kcalCa + 1/2O2 CaO ΔH=-151,8 kcal
H Cl 2HCl ΔH 44 k lH2 + Cl2 2HCl ΔH=-44 kcal
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
A variação de entalpia também podeááser representada em gráficográfico, sendo
que a entalpia (H) das substâncias éque a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho dadada na ordenada e o caminho dareação, na abscissa.ç ,
Imagine a reação:Imagine a reação:
A + B C + D ΔH= calorProf. Msc João Neto 31
A + B C + D ΔH=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
H A + BHR
ΔH 0
A + B
ΔH<0
HPC + D HP
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
40 A + B40
ΔH 19
A + B
ΔH=-19
21 C + D 21
Prof. Msc João Neto 33
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
60 A + B60
ΔH 28
A + B
ΔH=-28
32 C + D 32
Prof. Msc João Neto 34
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode serrepresentado por meio de umdiagramadiagrama dede energiaenergiadiagramadiagrama dede energiaenergia.
ãImagine a reação:
A + B C + D ΔH=-calor
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REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
H A + BHR
ΔH 0
A + B
ΔH<0
HPC + D HP
Prof. Msc João Neto 37
![Page 38: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/38.jpg)
REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
60 A + B60
ΔH 28
A + B
ΔH=-28
32 C + D 32
Prof. Msc João Neto 38
![Page 39: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/39.jpg)
REAÇÕES EXOTÉRMICASREAÇÕES EXOTÉRMICAS
40 A + B40
ΔH 19
A + B
ΔH=-19
21 C + D 21
Prof. Msc João Neto 39
![Page 40: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/40.jpg)
Prof. Msc João Neto 40
![Page 41: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/41.jpg)
Prof. Msc João Neto 41
![Page 42: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/42.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
Nas reações endotérmicas, o estadoáinicial será o que possui menor
energia provocando durante aenergia, provocando, durante aocorrência da reação um ganhoocorrência da reação, um ganho(absorção) de energia.( ç ) g
ΔH>0ΔH>0
Prof. Msc João Neto 42
![Page 43: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/43.jpg)
O calor de reação para um processoendotérmico pode ser anotado ded i dif t Sã lduas maneiras diferentes. São elas:
Escrever a quantidade de calorb id d l d di it dabsorvido do lado direito de uma
equação química demonstrando que aequação química demonstrando que areação está absorvendo (consumindo)reação está absorvendo (consumindo)calor
A + B C + D - calorProf. Msc João Neto 43
A + B C + D calor
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Veja alguns exemplos:
H2O H2 + 1/2O2 - 68,3 kcalH2O H2 /2O2 68,3 kcal
CO CO + 1/ O -67 4 kcalCO2 CO + 1/2O2 -67,4 kcal
C O C 1/ O 151 8 k lCaO Ca + 1/2O2 - 151,8 kcal
2HCl H2 + Cl2 - 44 kcal
Calor na reação sempre negativo
Prof. Msc João Neto 44
sempre negativo
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Expressar o valor da variação deentalpia (ΔH)
A + B C + D ΔH=+calorH2O H2 + 1/2O2 ΔH=+68,3 kcal
CO2 CO + 1/2O2 ΔH=+67,4 kcalCO2 CO + /2O2 ΔH +67,4 kcal
CaO Ca + 1/ O ΔH=+151 8 kcalCaO Ca + 1/2O2 ΔH=+151,8 kcal
2HCl H Cl ΔH 44 k l2HCl H2 + Cl2 ΔH=+44 kcal
Prof. Msc João Neto 45
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REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
A variação de entalpia também podeááser representada em gráficográfico, sendo
que a entalpia (H) das substâncias éque a entalpia (H) das substâncias édada na ordenada e o caminho dadada na ordenada e o caminho dareação, na abscissa.ç ,
Imagine a reação:Imagine a reação:
A + B C + D ΔH=+calorProf. Msc João Neto 46
A + B C + D ΔH=+calor
![Page 47: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/47.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
H C + D HP
ΔH 0ΔH>0
HRA + BHR
Prof. Msc João Neto 47
![Page 48: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/48.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
40 C + D 40
ΔH 19ΔH=+19
21 A + B21
Prof. Msc João Neto 48
![Page 49: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/49.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
60 C + D 60
ΔH 28ΔH=+28
32 A + B32
Prof. Msc João Neto 49
![Page 50: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/50.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
O gráfico de uma reação pode serrepresentado por meio de umdiagrama de energiadiagrama de energia.
ãImagine a reação:
A + B C + D ΔH=+calor
Prof. Msc João Neto 50
![Page 51: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/51.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
H C + DHP
ΔH 0
C + D
ΔH<0
HRA + BHR
Prof. Msc João Neto 51
![Page 52: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/52.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
60 C + D60
ΔH 28
C + D
ΔH=+28
32 A + B32
Prof. Msc João Neto 52
![Page 53: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/53.jpg)
REAÇÕES ENDOTÉRMICASREAÇÕES ENDOTÉRMICAS
40 C + D40
ΔH 19
C + D
ΔH=+19
21 A + B21
Prof. Msc João Neto 53
![Page 54: Termoquimica inicial](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022050907/5592ec0d1a28ab76408b46df/html5/thumbnails/54.jpg)
Reação é endotérmica. Erlenmeyer ficacolado no bloco de madeira
Prof. Msc João Neto 54
colado no bloco de madeira
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ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!
O ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal doO ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal docalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriocalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriono produto. Veja no casop jendotérmicoendotérmico
A + B +5kJ AB
A + B AB - 5kJA + B AB 5kJ
A + B AB ΔH=+5kJProf. Msc João Neto 55
A + B AB ΔH=+5kJ
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ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!ATENÇÃO!!!
O ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal doO ΔH sempre tem o mesmomesmo sinalsinal docalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriocalor no reagente e sinalsinal contráriocontráriono produto. Veja no caso exotérmicoexotérmicop j
AB – 5kJ A + BAB 5kJ A + B
AB A + B + 5kJAB A + B + 5kJ
AB AB ΔH 5kJAB AB ΔH=-5kJ
Prof. Msc João Neto 56