unid.2-cap.2-os calores de reaÇÃo
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É a vaÍiação de entaÌpia observada(calor liberado) na soÌidificaçâo total de t mol da substância,à pressãode I atm: H,O(D - HrO(,r ^H ColordevopoÍizoÉo Calor de reaçaoê a denominaçãogeÍérica da vaíiação de entalpia obseÌvada em uma reação. Em funçãodo tipo de reaçãoem que foì obse ado, o calor de Ìeaçãorecebeuma deno- minaçãoespecífica. Exemplos: reaçãode combustão - calor de combustão reaçãode neutralização - caÌor de neutralização ColordofusõoTRANSCRIPT
capruo 2 - 05 carores ds Éâção 111
Copílulo 2Os colores de reofio
InlÍoduFoCalor de reaçao ê a denominação geÍérica da vaíiação de entalpia obseÌvada em uma
reação.Em função do tipo de reação em que foì obse ado, o calor de Ìeação recebe uma deno-
minação específica.
Exemplos:reação de combustão - calor de combustãoreação de neutralização - caÌor de neutralização
npos de cololes de Íoo$oVamos ânalisaÌ os seguintes tipos de óalores:
Color do fusõot a var iaçào da enralprâ obse^âda (calor absorr ido) na fusào Lorai de / mol da (ub!
tância, à pressâo de 1 atm:
H:Ol') - HzOro ^H
= + 1'7 kcaÌ/moÌ(€lor de fuâo da ásuâ sólida)
Color dê solidifico€oÉ a vaÍiação de entaÌpia observada (calor liberado) na soÌidificaçâo total de t mol da
substância, à pressão de I atm:
H,O(D -
HrO(,r ^H
= -1,7 kcaì/moÌ(calor de solidificaçào da ásuâ üqujda)
Color de vopoÍizoÉoÊ a variação de entalpia obseÍvada (calor absowido) na vaporização total de I mol da
I substância, à pressão de I atm:
H'O(,) -
H,O(e ^H
= + 10,5 kcal/mol, (caìor de vapo.ização da ásüa liqüida)
I
L
112 Un'dâde 2 ÌemoauÍm.a
ColoÍ de condensoÉoE a variação de entalpia observada (caìor libeíado) na cond€nsação de 1 mol da subs-
tância, à pressão de I atm:
H,O(e -
H,O(,^H
= -10,5 kcallmoÌ(calor de cond€nsação do vapor de Aeua)
mol de I{4 com I moì de
^H: - I3,8 kcaÌ/mol
^H = -13,8 kcal/mol
^H = 13,8 kcãYmol
^H = -25,0 kcâl/mol
^H = - 16,5 kcal,hol'
ColoÍ de soluçõo ou color de dissoluÉoÉ a variação de entalpia observada na dissolução de 1 r/o/ da substâncìa (soluto) em
solventesuficiente paÍa uma solüção diluida, d€ modo que a adição de mais solvente não al-teÍe o estado lérmico do sistema:. (alor de di l \otuçào do gá' c londÍìco:
HCÌc) + HzO(. - HrO(:d + Clcd ^H
: 18,0 kcal/mol
Note que a dissolução do HC\sì é um processo exotérmico.. Calor de dissolução do cloreto de amônio sólido:
NHaCI(,) + aq -
NHi.q)+ ClGq)^H
- + 1,6 kcâÌ/mol
Not€ que a dissolução do NH4CIí,) é um processo endotérmico.
Color de neulÍolizo@oÉ â variaçêo de entalpia obiervada na neutialização de I
OH(at, âmbos em solìrções dilúdâs:
HC\,q) + NaOH(a) - NaC\"d + H,o(,)HNOj("q) + KOH(.q) + KNO3(4) + HrO(,)
ju,so.,." + NaoH(.qr * +Na,so4(4) + H,ou,
HCN("q) + NaOH("q) - NaCN(a) + HrOú)(fraco) (rofte)
HFr.ar + NaoH("o - NaF("q, + H,ou)(fraco) (rore)
Qqsndo a \eutrclização ocoffe enlre um ácido e uìna base fo es, o calor de neutrali-zaçtÍo é pruticamèite constante, pois a únícs reação qüe realmente ocone é a seguinte:
H(à + OHãq) - H,Oir^H
= - 13,8 kcal,hol
Se o ácido ou a base, ou ambos, são eletróÌitos fÍacos, o calor de neÌrtralizaçáo ê diïe-reÍÌte em cada caso, Essa difeÍença se dá em virtude de oco[erem outras leâções simultâ-neamente à de neutraÌização (hidróÌise, hidÍatação etc.), cujos
^H, somados ao caloÍ de
neutralização, dâo no balanço energético final um valor difeÍente de43,8 kcal/mol:
capÍtuto 2 Os cato'es de reôcáo 113
ffi ExercÍcio de aprendizogem {ffiEA20) ldeo:ifique ar equâções abãiro, dando a denomiução specítca ao ÀH:
â) Eclln + H1o(r) -
H3O(ïar + Ct;o AH = -18,0 kcatb) Fe61
- Fq, AH = + 2,7 kÈl
0 HCìGqr + NaOH@r -
NaCl@ + H1O(r) AH = 13,8 kcâld) SO,{0 ' SOrl!) AH = +5,39 kcal0 Cuclz6) + aq
- Cuclroo aH = 11,08 kcal
t) Âccìo - AsClúì AH = + 3,05 kcald BaSOro + aq * BãSOi(4) AH = + 5,58 Ìcalh) Mgo * Mg(4 AH = +2,12 kcali) HNO3Gqr + NaOH@
- NaNOrGqÌ + H,Oo AH = 13,8 kcãl
t Na?SrOr(,) + aq -
NarSrOrGd ^H
= -1,7 kcal
Color ds ÍoÍmoÉo ( a HÍo)E a variação de entalpia obs€ryada na formação de I nol de motéculas ale um com-
posto, a partir dos elementos em seu estado-padrão,O €stado-padrão ob€dece às seguint€s condições:
. um mol de uma ,t rá.rtancia simples;
. condrções ambientes de 25'C e I atm;
. estado fisico habitual, nas €ondições ambientes;
. estado aÌotrópico mais esrável.
Nessas condiçòes. delinimos entalpia molar rilr como a enlalpia no eíado-padráo.Por convenção, seu valor é zero (FÌ = 0).
l
I
diferente de zero A forma habituaÌ não é H e sim a moléculadiatômicâ Hr.
A forma alotrópica mais estável é O:.
E uma substântia composta.
A foíma alotrópica mais estável é CG^ríd.
T
!!! un'aaaa z r--.qumi<a
Exemplos:
l) Formação da água ltquida:
H,sr +
-O:,e
* lH,O,, l-T
AHi = 68,3 kcat/mol
O calor de foÌmaçáo de H!O(4 é de -68,3 kcal/mol, pois ele conesponde à formâção dëI mol de }l2Ot!'a partir dos elemenlos no estado-padrão.
2) Formação do dióxido de carbono:
Ck*!r) + O:(d - ICO:rs)Ì ^Hi
: -94,1 kcal/mol
O calor de formaçâo do dióxido de carbono é de -94,1 kcal/mot, pois ele corresponde àlbrmação de I n o/ de COrG) a parrir dos elementos no estado-padrão.
Observações:
l) A equação:
Clau^-" ;+O,6y-CO1,1^H
= -94,5 kcaì/mol
nào represenra a formaçáo do CO ,! . e. con.eqüentemente. o valor -94,5 Lcal mot nãoè o 'eu calor de lormação. poir . apesar de estar se ormando I motde CO.,s. . o Cd , . . ,não é o estado-padrâo do carbono.
2) A equação:
Hne)+CLc)-2HC\s)
não representa a formação do HC\d e, conseqüenlemenle, o valor - zt4 kcal não é o seucalor de formação, pois -44 kcal corespondem à foÌmação de 2 mols de HCls).Entretanto, se simpìificarmos a equação dada por 2, reremos a formação do HÒir"ì:
]n,,., + ] cr,*, - rncr,,,I
3) A equaçãol
so,G) + + o,(s) - sorG)
^Hi = 22 kcal/moì
AH = 23 kcal/mol
não repÌesenta â formaçâo do SOr(s) e, conseqüentemente, o valor -23 kcal/mol não é oseu caloÌ de formação, pois, apesar de estâr se formando I mol de SOr"ì, esta formaçãonão ocorre a partir dos elementos no estado-padÌão, já que SO!(s);ão é substânciaslmpres,
^H = -44 kcal
L
2 Os (stds dô reàção
Veja os caloÌ€s de lormâção (^Hf ) de alCumas subsúncias:
Sübstâncir
H,O,", -58,1
H,our -68,3
H:o:,,)
CâO, , - 151,8
SO:e, - '70,9
SO:cr -94,J
H.Sur 4,8
NHTE) 11,0
Co,*r -26,1
CO:rer -94,1
anf lt'trtinc{250C, I rt!|
Nroer + 19,5
Non, + 2t,6
NO:r r + 8,0
0:cr + 34,0
oau 0
0
0
0
,"r,,*r, l^#if.,"í_iCHn(o
- t'7 ,9
CrHn(o(etano)
Cu H,rgr(etrno)
c:HjoH(l)álcool etilico) 66,3
CcH;rl(benzeno) + I1,7
C.Ha(o
CiHrrer(buÌeno-l) + 0,28
CrHóro(propeno) + 4,88
i!Ìì:ü Exercício resolvido 1ìili'iÌÌiìì!riiiiìi,ìl.jji.:,, iiìiiiìiiïili:iìliiiii.iit.ER2l Escrevs a-equãcào termoquimicã da rêação de iormação do pct5Ì"r , sabendo que
AH; = _95,41c4/mol.
Os elementos formadores do pCtsr"rsão o fósforo e o c loro. Então:
{ estado padrãodo fósÍoro - pN--sú
I estado padrão do cloro - Ctr Ìo)
P . - -
| ; Ct. s I pct , ^do
_ -95.4 rcâ mol
ri,$i ExercÍclo de aprendizogem i!iii:i{Ìlìii:',j.ïÌ,,.,,i!,
cHaGì HCìGì cHsclrslCO)c) HFt t SOIG) con, NOl10
^El {rc'ì/nolt -r9ó,5 -19,ó 94,1 64,2 -70,9 -26,4 +E,0 + 34,0
I
f,Á21) Dâda a tâbela dos mìoies de lomação (ÀEl), ronc ar rcspetivas equações temoquimicô:
l
"116 uniaatau - rarmoqurnrca
ColoÍ de combustooE a variação de entalpia obs€rvada na combustão totaÌ de 1molda subsrância, nas con-
dìções ambientes de 25'C e I atm. As substâncias devem estaÍ no seu estado físico habitualnessas condições,
Exemplos:
l) Combustão do metano (CHa):
I Cl{4(s) + 2O,(g) - CO,c) + 2H,O(r) ^H
: -212,8 kcal,holÌ
O calor d€ combustão do metano é de -212,8 kcal/moÌ, pois esse valor coríesponde ácomtJustão de -l nol de CHac).
2) Combustão do álcooÌ elíÌico (C:H5OH):
lCrH5OH(4 + 3OrG) - 2COrG) + 3HrO(/)tO calor de combustão do áÌcool etiÌico é de -327,6 kcal,hoì, pois esse valor correspon-de à combÌrstão de 1 mol d9 CTHTOH(!).
^H : -127,6 kcat/mol
Observações:
l) A €quação:
2CHTOH(4 + 3oro * 2COrc) + 4H,Oc)
2) A equação:
n,*,+]o, , , -n,o, , ,
é uma equação termoquimica que indica:combustão de I mol d€ H2(d - caloÍ de combustão do Hr(s)formâção de I mol de H2Oo - caloÍ de formação do HrO(r)
^H = -357,2 kcaÌ
rcpresenta a combüstão do metanol. Entretanto, o vaÌoÍ -357,2 kcal não é o caÌoÍ decombustão do meúanol, pois ele coÍresponde à combustão de 2 ,Ì106.Simplificando a equação por 2, obtemos o calor de combustão:
lcHroH(4 + jo,,,, - co,,, * zn,o,,,I ^H
= 178,6 kcai/mot
^H = 68,3 kcal/mot
- 68,3 kcal/úol- 68,3 kcallmol
I
rÌu o 2 Os cô oês dê Íâa
Vejâ, a seguir, uma tabela de calores de combusrão de aÌgumas substâncias:
-t::r't::ì:Equâção da ct
C6,n,.1 Ì O:1e - CÕr6, -94,1
67,7
- 2CO,k) +
- 2COrG) +-.
- + H,O,, , +
2H,OQ)
H,oar
,Z N',,
crHl(e + 3OrG)
- J^
-3 i0,6
91,4
combustív€l + comburente - prodÌrtos da comtìustâo calor überado
iiii,ii"'à Exercícto rcsotvido rìiÌiÌitiúiilriiìii'dtsïiÉiii,,tffilii1[ìl|tìÌìïl1ililiÍli.,i]ìiÍiliËiilif,tiìêIÍJïiiEB3J Sabe.do que o câtoÍ de combustão do bemeno lC6Hô1rÌ) é AH = 799,4 kcat/mot, es-crovêr a equação termoquímicã corespondenre.
] cun,,. rr5 o_ ". - oco, n . :n.o ,. aH 799,a rcàr mol
i!:tìi fxercÍclos de oqendizogem iiiiiirlïiiìiili{iiiì,illllltilllir,lìliÌii!1il,iiÌiriliiilÌ!,,1Ìriiin:i,[422)
l,{Ìeï " TuAão r,loquinica de conbu$ào do p,opano (C]HsGì), sabendo qüe aH = _ j23 kcal/mol Epffsenla o caloÌ de mnbu"rão_
f,A23) D€s{ubn o calol de conbu$âo do SO,o, sabendo quel2sorib + O:o
- 2SO3c) AH = -46 kcal
EÂA) Esdeva a eqüação teÍmoquirnica da combuíão do CS,(rr, sabendo qrel
ics.,, . , i oru - ; corú, _ so ,& ^H
r28.( ka,
Energio de tigoFo
,,.*1, 1x'i:ïÍ:,"ïJ'#ü1 :::ïi*fi ,"i:ïí,ff.,#íi"x:'iï:Ë :ì'-*" ** 0."
118
Exemplos:
HrG) -
2H(s)^H
= + 104,2 kcaÌ/moÌ
A equação termoquimica mostra que, paÍa quebrâr âs ligações em I mol demoléculas degás hidrogênio, pÌoduzindo 2 mols de átomos de hidrogênio ro estado gasoso, são con-sümìdas 104,2 kcal.Concluímos, então, que:€nergia de ligação do Hr(d = + 104,2 kcal/mol
2) HCl(g) - H(s) + Cì(r) ^H
= + 103,0 kcal,holA equação termoquímica mostrâ a dissociação de I mol de moléculas HCI(,, produzin-do I mol de átomos H(s) e 1 mol de átomos C\s). Para isso, consome 103,0 kcâl/mol.Concluímos, então, que:energia de lieação do HCler = + 103,0 kcal/molVejâ, a seguiÌ, uma tabela de energia de ligação:
Obs€rvnção:
Quanto tnaior o valor da energia de ligação, mais eÍável é essa lisaçào. Assim, podemos dizer que a ligação Cl - Cl é mâis estável que a F - F, pois:
C!1*1 -
2C\.1Fr(s)
- 2F(s) ^H
= + 57,8 kcaÌ/moÌ
^H = + 36,6 kcal,hoÌ
Isso significa que é mais dificilÍespectivas moÌéculas,
sepaÍar átomos de cloÌo do que átomos de flúor
ilfffi Exelcício resolvidoER4l Dadas as energias de lìgação:
a) Hcl lq) -
Hrq) + Clrqì ÁH = + lo3,Okcal /molb) HBí{e}
- Hrsr + Br{er ÀH = + 88,O kcal /mol
quala l Ìgação mais estável?
A energaa de ligacão do conjunto HCIé maioÍ que a do HBr. Podanto, a ligagão HCIé mais
Rosposta: A ligãção HCI é mãis estável.
W Exercício de oprcndizogem W@wwEA25) Dado o quâdro abâixo. coloque as subslânci$ m orden cresúte das resperivas eneÌgjas de lieação:
.u "- riHH + 104,0
Hror H_F + 135,0HIro H.I
o:o + t19,0
I - t +16,1
N=N + U6,0
4 Qual â Ísaqão nú eslálet?bì Qual a lieãçào mis Íácit de ouební.r Entrc I'idrc8enio e ousmjo. qua'motêcutâ e úãi stávetl
ffi Exercíclos de Íkoção @EF6l A foÍmação de 1 mol dê óxido de magnésro (MgO), nas condiçòes ambientes, a,rrssentauma var iação de êntatpia isuata _ t 4ó. .
endotérmico ou exotérmicô. | (cãt. Equacronê o fenômeno e ctâssifique-o em
EF7) Parã romper as rigacòes enÌre os átomos de hidrogênio em r mor de morêcuras H e necessár io Íornecêr 104.2 "car. Ouatd denominacão erp",r , "u ouo" u
"""" ""r" l j
, - "
EFal D^adas as substências abaixo, indìque se â entatpra_pãdrão é iguala zero ou difêrcnte de
EFg) Dada a equãção têmoquÍmics:NH3r,) * NH31s) AH = +5,26kcalquãl o câtor de condensação da amônia em rcrmos de
^H/EFIOl ldenriliouê os cãtoÍes de reaciro das equaçoes ãbãr\o:
ã) HCl,s. - aq . HCt,"q, ÂH _ ts.Okcarmolb) Hclraql + NãoHraqJ * Nactráq) + Hro{t)
c) NH31s) + Êo.." , -ÊH,ol , ) + +N,,q)d) Cre,ar ibr + 2Hr1g) = CHarsr AH = -17,9kcat/mote) C.H\OH,
-C.H.OH,q, aH- r4,Za4kcât molr ì CôH6., , C"Hsr". AH - -2,34kcatmols) c l r lo) - 2cl1o) AH = +57,8 kcal /mol
a) átomos de oxjgêniob) moléculas de gás nitrogênio
grafitê
enxofrê monoclÍnico
gìd)
f ì
^H = -13,8kcãt/mol
AH = 91,4 kcaÍ/mol
ì