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QUÍMICA
Prof ª. Giselle Blois
Transformações Químicas e Energia
Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia,
Equações e Lei de Hess - Parte 5
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Casos particulares das entalpias das reações
É necessário, antes, lembrar:
Estado padrão (ΔH°):
T = 25 °C;
P = 1 atm;
Se apresenta na forma alotrópica ou cristalina e estado físico
mais estável e comum do elemento ou do composto.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
OBS: Também é importante lembrar que não é possível
medir os valores absolutos das entalpias e sim as variações
de entalpia que ocorrem durante as reações químicas.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Isso gera várias outras determinações que acabam por
ocorrer de forma arbitrária:
- Para medir altitudes considera-se arbitrariamente que o
nível do mar tem altitude zero;
- Para medir potenciais elétricos considera-se
arbitrariamente que a Terra tem potencial elétrico zero;
- Para medir a energia potencial que um corpo possui
quando está no chão considera-se arbitrariamente que essa
energia é zero.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
De maneira análoga, é convencionado de forma arbitrária:
Toda substância simples, no estado padrão (25 °C e 1 atm) e
na sua forma alotrópica mais estável (mais comum), tem
entalpia igual a zero.
Substâncias compostas têm entalpias diferentes de zero, e que
são chamadas de entalpia padrão de formação das substâncias.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Entalpia padrão de formação de uma substância (ΔH°f)
É a variação da quantidade de calor, liberada ou absorvida,
verificada na formação de 1 mol de uma determinada
substância, a partir das substâncias simples
correspondentes, admitindo-se todas as substâncias no
estado padrão.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
H2 (g) + ½ O2 (g) → H2O (l) ΔH = - 68,5 kcal/mol
ΔH = Hp – Hr
ΔH = HH2O – (HH2 +HO2)
ΔH = HH2O = - 68,5 kcal/mol
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
CUIDADO:
C(diamante) + O2 (g) → CO2 (g)
Essa equação não define o calor de formação do CO2, pois o
diamante não é a forma alotrópica mais estável do carbono.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
N2(g) + 3 H2 (g) → 2 NH3 (g)
Essa equação não define o calor de formação do NH3, pois
aparecem 2 mols de amônia ao invés de 1 mol.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
CaO(s) + CO2 (g) → CaCO3 (s)
Essa equação não define o calor de formação do CaCO3, pois
parte de substâncias compostas, e não substâncias simples.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Entalpia de combustão de uma substância
É a variação de quantidade de calor liberada verificada na
combustão total de 1 mol de uma determinada substância,
supondo-se no estado padrão todas as substâncias
envolvidas nessa combustão.
* Todas as reações de combustão são exotérmicas.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
OBS: são denominadas como reações de combustão aquelas
em que uma substância, denominada combustível, reage
com o gás oxigênio, denominado comburente.
CH4(g) + 2 O2 (g) → CO2 (g) + H2O(g) ΔH = - 212, 8 kcal/mol
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
OBS 2: Uma aplicação importante do conhecimento dos
calores de combustão é a escolha dos combustíveis a serem
utilizados nas indústrias. É importante considerar a
quantidade de calor que o combustível é capaz de produzir,
poder calorífico (kcal/kg), e o seu preço por quilo.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Entalpia de neutralização
É a variação da quantidade de calor liberada verificada na
neutralização de 1 mol de água a partir da reação de 1 mol
de ácido com 1 mol de base, no estado padrão.
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Exercícios
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
1) (PUC-RIO 2009) Para as reações que ocorrem com troca
de calor, sob pressão constante, a variação de entalpia (ΔH)
é dada pela diferença entre a entalpia dos produtos (HP) e
entalpia dos reagentes (HR), conforme indicado nas figuras
abaixo.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Sobre reações que ocorrem com troca de calor e analisando
os gráficos, é correto afirmar que:
a) Ambos representam processos endotérmicos;
b) No gráfico b, a diminuição da barreira de energia de
ativação pode ser atribuída à presença de um catalisador;
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
c) Processos exotérmicos absorvem calor do meio reacional;
d) Quanto maior a energia de ativação, mais rápida será a
reação;
e) O aumento da concentração dos reagentes não altera a
velocidade das reações químicas, apenas o catalisador
altera.
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
a) Ambos representam processos endotérmicos;
ΔH = Hp – Hr
Hr > Hp (ΔH < 0 processo exotérmico)
Hr < Hp (ΔH > 0 processo endotérmico) FALSO
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b) No gráfico b, a diminuição da barreira de energia de
ativação pode ser atribuída à presença de um catalisador;
VERDADEIRO
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
c) Processos exotérmicos absorvem calor do meio reacional;
ΔH = Hp – Hr
Hr > Hp (ΔH < 0 processo exotérmico – libera calor)
Hr < Hp (ΔH > 0 processo endotérmico – absorve calor)
FALSO
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
d) Quanto maior a energia de ativação, mais rápida será a
reação;
FALSO
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e) O aumento da concentração dos reagentes não altera a
velocidade das reações químicas, apenas o catalisador
altera.
FALSO
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RESPOSTA: B
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
2) (PUC-RIO 2007) A combustão completa do etino (mais
conhecido como acetileno) é representada na equação
abaixo.
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Assinale a alternativa que indica a quantidade de energia, na
forma de calor, que é liberada na combustão de 130 g de
acetileno, considerando o rendimento dessa reação igual a
80%.
a) – 12550 kJ b) - 6275 kJ c) - 5020 kJ d) - 2410 kJ e) - 255 kJ
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26 g -------- 1255 kJ
130 g -------- x kJ
x = 6275 kJ
6275 kJ --------- 100%
x kJ -------- 80%
x = 5020 kJ
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
Assinale a alternativa que indica a quantidade de energia, na
forma de calor, que é liberada na combustão de 130 g de
acetileno, considerando o rendimento dessa reação igual a
80%.
a) – 12550 kJ b) - 6275 kJ c) - 5020 kJ d) - 2410 kJ e) - 255 kJ
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Termoquímica: Energia Calorífica, Calor de reação, Entalpia, Equações e Lei de Hess
RESPOSTA: C