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Química

Termoquímica

Sara Nahra
Publicado por Sara Nahra
Última atualização: 15/10/2018

Introdução

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.

Reações exotérmicas

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

Reações endotérmicas

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

Mudanças de estados físicos da água.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

Medindo o calor

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.

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

Entalpia

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)


Exercícios

Exercício 1
(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:

Ilustração: Rapaz corpulento de camiseta, short e tênis acenando

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