Adriana Rossi Andressa Tavares Adriana dos Santos Rossi Andressa Tavares Silva Glêvia Ferraz Glêvia Ferraz Beze
PRODUZIDA POR: Adriana Rossi:
Designer gráfico; Ilustrações.
Andressa Tavares:
Produção de Textos; Revisão Textual.
Glêvia Ferraz:
Produção de Textos; Palavras Cruzadas.
Com o apoio dos Professores:
Kátia Silva; Marcus Bandeira.
Licenciatura em Química II semestre, 2012.
Elaborado por:
Orientadores:
Adriana dos Santos Rossi1
Kátia Silva Santos2
Andressa Tavares Silva¹
Marcus L. S. F. Bandeira3
Glêvia Ferraz Bezerra¹
1
Estudantes do 2º semestre de Licenciatura em Química do Instituto Federal de educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA) – (IFBA) – Campus Porto Seguro.
2
Professora de Psicologia da educação do 2º semestre de Licenciatura em Química do Instituto Federal de educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA) – (IFBA) – Campus Porto Seguro.
3
Professor de Química Geral do 2º semestre de Licenciatura em Química do Instituto Federal de educação, Ciência e Tecnologia da Bahia (IFBA) – (IFBA) – Campus Porto Seguro.
Prefácio O presente trabalho foi realizado durante o II semestre do curso de Licenciatura em Química do ano de 2012, e tem como foco os alunos do ensino médio a entender um pouco mais sobre a química, haja visto que a matéria de química é vista com rejeição por muitos alunos do ensino médio devido a dificuldade de abstração do conteúdo. Desta forma, esta revista foi elaborada com uma linguagem simples, tendo como principal objetivo facilitar o aprendizado da química de uma forma clara, divertida e bem relacionada com o dia a dia. Este trabalho não substitui o livro didático, mas pode servir de subsídio para o professor de química do 2° ano do ensino médio, para que os assuntos abordados em termoquímica sejam encarados com bons olhos pelos seus s eus alunos, por tratar-se de uma ferramenta dinâmica. Foi confeccionado além da presente revista, um vídeo contendo experimentos e uma breve introdução à termoquímica.
Sumário 5 1. Introdução 6 2. Termoquímica 2.1 Calor 111 3. Sistemas Químicos 3.1 Tipos de Sistemas Químicos 141 4. Classificação das reações Químicas 4.1 Reações Exotérmicas 4.2 Reações Endotérmicas 231 5. Entalpia 141 6. Lei de Hess 7. Variação da Entalpia nas Mudanças de Estado 26 Físico; 8. Bônus (palavras cruzadas) 28 9. Bônus – Piadas de Química 29 31 10. Atividade 11. Referências Consultadas 32
INTRODUÇÃO
Desde o início da historia da humanidade o homem se preocupa com a questão de encontrar formas de se obter energia. Pois é através da energia que se consegue o funcionamento de, desde pequenos equipamentos de uso doméstico como também grandes máquinas industriais, é através da energia também que se obtém o funcionamento de um automóvel, equipamentos para aquecer-se no inverno ou resfriar-se no verão. E no mundo civilizado em que se vive é impossível imaginar a vida hoje sem automóveis, micro-ondas, televisão, geladeira, fábricas, aviões etc. sendo, o aumento do consumo de energia uma das grandes consequências do progresso da humanidade. A fonte primária de energia do nosso planeta é o sol, que nos transfere energia de várias formas, principalmente, nos vegetais durante a reação de fotossíntese. A grande fonte de nossos recursos energéticos é, sem dúvida, as reações químicas, já que durante a ocorrência destas, há perda ou ganho de energia. Essas variações energéticas são, frequentemente, expressas na forma de calor e serão estudadas na Termoquímica.
TERMOQUÍMICA 5 A termoquímica é a área da química responsável pelo estudo das trocas de calor entre as reações químicas, o meio onde ocorrem e quaisquer transformações físicas, baseadas nos princípios da termodinâmica. No nosso cotidiano é possível observar em vários momentos a ação da termoquímica: quando deixamos uma lata de refrigerante gelado repousando por alguns minutos fora da geladeira, é possível observar que formam-se gotículas de água na lata. Este fenômeno indica que o sistema (a lata) absorveu energia (em forma de calor) do meio externo. Ou por exemplo, quando deixamos uma roupa molhada secando no varal, para que aquela seque é necessário que absorva calor do sol.
Adriana Rossi Figura 2: Processo físico, onde a água absorve calor do sol e evapora, secando as roupas.
ã
Para entender melhor a termoquímica e sua aplicação, você precisa saber um pouco sobre calor, energia e capacidade calorífica.
CALOR
6
O ser humano precisa ingerir alimentos para adquirir energia, durante a ingestão desse alimento, ou seja, durante o metabolismo das substâncias do alimento, o corpo humano adquire energia necessária para manter o organismo em uma temperatura praticamente constante. É muito comum ver pessoas falando que estão com calor, no entanto, fisicamente falando, esse discurso está equivocado. Isso ocorre devido a uma série de reações químicas que ocorrem com as substâncias presentes nos alimentos. Quando esse metabolismo é alterado, por exemplo, por uma infecção, a temperatura do corpo aumenta. Figura 3: retirada do site: http://interessantte.blogspot.com.br
Calor é definido como sendo energia térmica em trânsito e que flui de um corpo com maior temperatura para outro corpo de menor, até que ambos atinjam a mesma temperatura. A partir daí então, para de haver troca de calor entre os dois corpos.
Frio
Quente
Corpo A
Corpo B
Adriana Rossi
Os termos, quente e Figura frio4: Imagem tem ilustrativa sentidosde troca de calor Xii!!! Agora diferentes na ciência e no dia a dia. d ia. dúvida... Na linguagem popular, empregamos as palavras
surgiu uma
“calor” e “frio” com um sentido diferente do
que temos em termos científicos. O calor e o frio não “passam” de um corpo para o outro, o que ocorre é a energia que é transmitida de um para outro corpo. Quando essa troca de calor acontece, ou seja, quando um corpo ganha energia e o outro perde energia até que eles atinjam uma temperatura intermediária, darse-á o que chamamos de equilíbrio térmico. térmico .
Será o frio que entra ou o calor que sai
Quando estamos em uma região fria, a circulação sanguínea na superfície da nossa pele aumenta para compensar a transferência de calor do nosso corpo para o ambiente, evitando que a temperatura corporal abaixe. Nessa situação, moléculas de carboidratos são queimadas, liberando energia em nosso organismo para compensar a energia transferida ao ambiente.
Figura 5: retirada do site: hquimica.webnode.com.br
Sendo assim... Partindo do princípio da troca de calor no corpo humano... É verdade a história de que, se uma pessoa está com febre e tomar um banho frio ou colocar uma toalha molhada (fria) sobre o corpo, isso vai contribuir para baixar a temperatura do c to o titérm titérmico ico não faz efeito! efeito!!!!!
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Será que podemos observar este fenômeno da termoquímica Sabe aquele momento em que você está com aquela pessoa que você ama e de repente você sente aquele frio incontrolável “juntando a fome com a vontade de comer”?
Porque é claro que você já está morrendo de vontade de abraça-lo(a),você então encosta mais perto dele (a)... E, como se fosse foss e mágica você se sente aquecida (o)? (o) ? Além de você não sentir nada, pois já está encantado (a) e feliz da vida você também conta com ajudinha de uma regra da termoquímica. Neste momento esta acontecendo uma transferência de calor do corpo mais quente para o corpo mais frio!
Este fenômeno foi descoberto pela primeira vez em 1969 na Tanzânia por Erasto Mpemba e um colega Figura 6: Termoquímica e o amor durante a realização de um experimento na escola. A partir daí passou a ser conhecido como Efeito Mpemba. Isso explica o porquê de nas regiões e países frios os canos de água quente congelarem primeiro que os de água fria. Além de vários vários outros, um dos fatores que influenciam é que quando se congela água fria, é natural que surja em primeiro lugar uma camada de gelo na superfície do liquido. Essa camada vai prejudicar as trocas energéticas com o exterior funcionado como uma superfície isolante, o que vai retardar o processo de congelação. No caso de a água estar morna, verifica-se que essa camada de gelo não se forma, pelo que não há lugar a esse efeito isolante. Isto acontece porque a água da superfície ao arrefecer vai deslocar-se para o fundo do recipiente criando uma corrente de convecção, corrente essa que vai promover a homogeneidade da temperatura da água no interior do recipiente.
MATERIAIS
Dois recipientes de alumínio (copos de 200mL);
Panela para ferver água.
Adriana Rossi
Você sabia
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PROCEDIMENTO
Ferva aproximadamente 250mL de água;
Depois coloque 200mL desta água um copo. Em outro coloque 200mL de água a temperatura ambiente;
Leve os dois copos ao mesmo tempo ao congelador;
Meia hora depois, verifique qual dos dois congelou primeiro.
Para entender melhor como ocorre a troca de calor entre os corpos, você deve saber o principal critério de classificação de reações químicas pela termoquímica: a absorção e liberação de calor. calor. Deve ainda, entender o que significa o termo sistema químico. químico. Vamos começar pelos sistemas químicos... Lembrete:
SISTEMAS QUÍMICOS
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O calor é sempre transferido do corpo mais quente para o mais frio
Os sistemas químicos podem ser entendidos, facilmente, como sendo a parte que interessa durante um determinado processo. Estes sistemas possuem fronteiras que separam o que há dentro do sistema e o que existe fora dele.
Adriana Rossi
Figura 7: Esquema de sistemas e vizinhança
Onde: Sistema
Vizinhança:
Fronteira
É a porção do universo cujas propriedades estão sendo analisadas
É a região que envolve o sistema.
É a região que separa o sistema da vizinhança.
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Pense em uma geladeira: dentro dela há um recipiente plástico que você guarda algum alimento, protegendo-o. A geladeira pode ser pensada, neste caso como o meio externo, “a vizinhança em relação àquele
sistema,
o
recipiente
que
armazena os alimentos”. As
fronteiras deste sistema são as “paredes” do recipiente plástico.
Adriana Rossi Figura 8: Geladeira, um sistema.
TIPOS DE SISTEMAS Existem sistemas fechados, abertos e isolados. Sistemas fechados não permitem a troca de matéria com o meio externo, mas permitem a troca de energia. Sistemas abertos permitem tanto a troca de matéria quanto à troca de energia. Sistemas isolados não permitem troca alguma. Créditos: Adriana Adriana RossiRossi
Figura 9: Tipos de sistema
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As garrafas térmicas são no seu interior constituídas por ampolas com paredes duplas de vidro afastadas uma da outra, onde forma-se o vácuo, local onde existem poucas moléculas para que ocorra a troca de calor por condução.
Por ue será
Essas paredes são revestidas por espelhos tanto na parte interna como externa, que refletem ondas eletromagnéticas tanto do conteúdo para fora, como do ambiente para dentro da garrafa evitando assim a troca de calor por radiação. E por fim, a tampa, que possui a função de isolar a garrafa Figura 5Impedindo – Tipos de sistemas das correntes de convencção. a troca de calor por convencção, do liquido para o meio externo.
Que o café permanece quente na garrafa térmica, e ao colocalo em uma xícara, ele logo esfria?
Dessa forma conclui-se que, quando o cafezinho está dentro da garrafa, ele está isolado de todo e qualquer tipo de transferência de calor, mas ao sair da garrafa e entrar em contato com o meio, ele logo sofre todas essas transferências de calor, perdendo calor inclusive par a xícara, que já se encontra em temperatura bem menor que a dele. Dessa forma sua temperatura logo diminui.
COMO DISTINGUIR OS SISTEMAS EM NOSSO DIA A DIA? Em nosso dia a dia podemos identificar estes três tipos de sistemas s istemas em várias circunstâncias, como por exemplo, em nossa cozinha. gora que você sabe o que são sistemas químicos, precisa saber como são Figura 10: Sistemas no dia a dia classificadas as reações químicas.
Adriana Rossi
Sistema aberto:
Sistema fechado:
Sistema isolado:
Panela sem tampa é um sistema aberto, pois durante o cozimento do alimento ocorre a troca de calor e de matéria com o meio.
Panela com tampa é um sistema fechado, pois durante o cozimento do alimento ocorre a troca de calor, mas não de matéria com o meio.
Garrafa térmica é um sistema isolado, pois não permite a troca de calor e nem de matéria com o meio.
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CLASSIFICAÇÃO DAS REAÇÕES QUÍMICAS A formação e a ruptura de ligações envolve interação de energia com a matéria, ocorrendo com perda ou ganho de energia na na forma de calor. Uma reação química contém substancias iniciais diferentes das substancias finais. Assim, estas substâncias armazenam dentro de si quantidade de energias diferenciadas. De acordo com a termoquímica, durante uma transformação química este saldo de energia poderá ser liberado ou absorvido e as reações químicas poderão serem classificadas de duas formas: reações exotérmicas e reações endotérmicas. endotérmicas.
Reações exotérmicas Reações exotérmicas são aquelas em que o sistema libera calor para a vizinhança, durante este processo o sistema tem sua temperatura aumentada. Nós já sabemos que, em uma reação as substancias que serão formadas (finais) tem quantidade de energia diferente das substancias iniciais. Em uma reação exotérmica a energia inicial das substancias é maior que a energia final e pode ser representada da seguinte maneira:
Observe que: o calor se
A
→
B + calor
encontra do lado dos produtos.
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Será que assim fica mais fácil? Sobra de energia
Liberação
final Inicial Inicial Figura 11: Esquema Reação exotérmica
Então, vamos lá? Eu tenho um sistema onde a energia inicial das substancias lá contida (azul) é maior que energia das substâncias que foram formadas (rosa). O que vai acontecer então com este saldo de energia? Ele será liberado pela reação. Existem vários tipos de reações exotérmicas que podem ser observadas em nosso dia a dia. A combustão é um tipo de reação exotérmica exotérmica muito comum, pois parte dos alimentos que ingerimos, diariamente, são preparados graças à combustão do gás de cozinha. O metabolismo deste alimento ingerido, em nosso organismo é uma reação exotérmica, assim como a vela acesa. Nas reações de combustão, as ligações entre as moléculas do combustível são rompidas e os seus átomos se ligam a átomos de oxigênio formando assim, novas moléculas.
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Isso ocorre porque as reações de combustão podem ocorrer de forma completa ou incompleta, o que vai depender da quantidade de oxigênio existente no ar para que o combustível seja consumido.
Por que será
Vejamos uma reação de queima de gás de cozinha (GLP). Seu principal componente, o butano (C4H10), por possuir apenas três ou quatro átomos de carbono, não necessita de muito oxigênio para que o carbono seja consumido e a reação se complete, produzindo assim, dióxido de carbono (CO2) e agua (H20). C4H10(g) +13/2 O2(g)
→
4CO2(g) + 5H2O(g) ΔH < 0
Agora, veremos uma reação de combustão da queima de uma vela. Seu principal componente a parafina (C 23H10), possui de 20 a 36 átomos de carbono, sendo necessário muito oxigênio para que seja consumida. Como o ar é uma mistura gasosa com apenas 20% de oxigênio, não haverá oxigênio suficiente e a reação será incompleta, produzindo monóxido de carbono (CO) e agua (H20). 1 C23H10(s) + 47/2 O 2(g)
1 C23H10(g) + 12 O2(g)
→
→
http://megadethworld.com/caverna/tag/gas/ Mas, se a combustão do butano ocorre de forma completa por que às vezes a chama do fogão fica amarela ?
23CO(g) + 24H2O(g) ΔH < 0
Isso ocorre por dois fatores:
23C(s) + 24H2O(g) ΔH < 0
A entrada de ar não está fornecendo
Esta reação incompleta vai produzir fuligem (aquela fumacinha preta) que é o simplesmente o carbono (C).
quantidade de oxigênio suficiente, ou fique atento está
sendo
“O BUTANO ACABOU”.
queimado
gases
E
com
moléculas maiores que ficam no fundo do botijão e requerem de mais oxigênio para serem consumidos. Nestes dois casos a chama ficará amarela
http://minadeciencia.blogspot.com.br/2011/11/porque-e-que-chama-dohttp://minadeciencia.blogspot.com.br/2011/11/porque-e-que-chama-dofogao-e-azul.html
e o fundo da panela ficará preto devido a fuligem produzida.
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Adriana Rossi
Você já ouviu falar neutralização do carbono?
em
Este conceito consiste na diminuição do lançamento e a retirada do excesso de gases da atmosfera. É... Aqueles gases mesmo... Provenientes da queima de combustíveis fósseis, como diesel, gasolina e até aquele carvãozinho da churrasqueira. churrasqueira. Para diminuir o lançamento dos gases, devemos usar menos os veículos com combustíveis derivados de petróleo, menos lixo e reciclar mais, diminuindo os
Figura 15: Emissão de gases
aterros sanitários (lixões), evitar o desmatamento desenfreado das florestas, buscar fontes alternativas de energias, etc. Para retirarmos o carbono que que se encontra em excesso na atmosfera, atmosfera, a forma mais simples é através do crescimento das plantas. De onde uma planta ou uma árvore retira toda a massa que forma as folhas o tronco os galhos e raízes durante seu desenvolvimento? Do chão, da terra? Não. Se fosse assim, o volume de terra debaixo de uma plantação ou de uma árvore diminuiria com o crescimento delas, e isso não ocorre. Para crescer as plantas retiram, com ajuda da fotossíntese, o carbono da atmosfera, fixando-o em forma de madeira, ou seja, “neutralizando-o” contribuindo assim com a redução do efeito estufa e do aquecimento global.
REAÇÕES ENDOTÉRMICAS Reações endotérmicas são aquelas em que há absorção de calor da vizinhança, durante este processo o sistema tem sua temperatura diminuída. diminuíd a. Nós já sabemos que, em uma reação as substancias que serão formadas (finais) tem quantidade de energia diferente das substancias iniciais. Em uma reação endotérmica a energia inicial das substancia é menor que a energia final da substancia que será formada e pode ser s er representada da seguinte maneira: Observe que: o calor se
A
+ calor → B
encontra do lado dos reagentes.
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Será que assim fica mais fácil? Adriana Rossi
Figura 16: Esquema reação endotérmica
Então, vamos lá, novamente? Eu tenho um sistema onde a energia inicial das substancias lá contida (rosa) é menor que energia das substâncias que foram formadas (azul). ( azul). O que deve acontecer para que esta falta de energia energi a seja compensada? A energia será absorvida pela reação.
Existem vários tipos de reações endotérmicas que podem ser observadas em nosso dia a dia. A fotossíntese é um tipo de reação endotérmica muito comum, pela qual são produzidos os alimentos nos vegetais por meio da síntese de carboidratos a partir da água (H 2O) e dióxido de carbono (CO 2). O gelo derretendo, produção do ferro e o tratamento com bolsa de gelo instantâneo também são processos muito comuns em nosso dia d ia a dia.
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Isso por que o metal oferece um bom ambiente de aquecimento e resfriamento. Trocadores e dissipadores de calor em alumínio são utilizados em larga escala nas indústrias alimentícia, automobilística, química, aeronáutica, petrolífera, etc. Para as embalagens e utensílios domésticos, essa característica confere ao alumínio a condição de melhor condutor térmico, o que na cozinha é extremamente importante. O alumínio é um excelente meio de transmissão de energia, seja elétrica ou térmica. Muitas pessoas acham que tomar bebidas frias em recipientes de alumínio é melhor, porque ficam mais frias. Estão enganadas. Embora pareçam mais frios, quando segurados, estes recipientes tendem a absorver o calor das mãos. Sendo assim, possuem uma desvantagem em relação ao copo de vidro: a bebida “esquenta” mais depressa.
PROCEDIMENTO
MATERIAIS
600 mL de água;
1 Panela de vidro (cap 500Ml);
1 panela de alumínio (cap. 500Ml).
Coloque 300Ml de água na panela de vidro;
Em seguida coloque 300mLde água na panela de alumínio;
Leve as duas ao mesmo tempo ao fogo e observe em qual panela a água vai ferver primeiro.
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Termoquímica dos balões Materiais - 2 balões de aniversario; - 1 vela acesa; - 400 mL de H 2O (Temperatura ambiente 25 C°).
Procedimento Pegue um dos balões e encha-o de ar, feche-o e depois acenda a vela colocando embaixo do balão, veja o que acontece. Em seguida encha o outro balão, porém dessa vez coloque também os 400 mL de água e repita o processo anterior.
O que acontece? O primeiro balão assim que entrar em contato com o fogo explodirá, visto que o fogo derreterá a borracha quase instantaneamente. No entanto, o segundo demorará muito mais tempo, pois a água contida no interior do balão absorverá o calor da chama da vela (processo endotérmico) bem mais rápido do que o próprio balão que estará em contato maior com a chama. Assim, a água esquentará, paulatinamente, impedindo o balão de derreter. Ele pode ficar sem estourar por um longo tempo até que a água atinja a temperatura ideal para que aconteça o derretimento da borracha e só assim o balão estoure.
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Ate aqui estamos muito bem, já sabemos sobre termoquímica, troca de calor, tipos de sistemas, e que tudo isso envolve reações endotérmicas (absorção de calor) e exotérmicas (liberação de calor). Mas aí você deve estar se perguntando: mas por que as reações liberam e absorvem calor? Para resolver essa questão, você deve compreender que existem dois tipos de energia que influenciam nesse comportamento – a energia cinética e a energia potencial. potencial. Energia cinética está relacionada ao movimento, como a energia do vento, a energia elétrica – onde há um fluxo de elétrons percorrendo um condutor elétrico -, a energia em forma de calor, que se transfere de um corpo para outro. Energia potencial corresponde à energia armazenada em um sistema, podendo ser aproveitada para a produção de trabalho, como por exemplo; a energia potencial da água parada em uma represa, que ao descer pelos dutos transforma-se em energia elétrica, movimentando os geradores de uma hidroelétrica. Dessa maneira, podemos considerar duas hipóteses que explicam a absorção ou liberação de calor durante uma reação química: 1. Quando a energia interna total dos reagentes (energia inicial) for maior do que a energia interna total dos produtos formados (energia final) haverá uma sobra de energia; assim, a reação irá liberar esta energia — em forma de calor, como ocorre no caso da reação exotérmica. 2. Quando a energia interna total dos reagentes (energia inicial) for menor do que a dos produtos formados (energia final), a reação só irá ocorrer,
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se houver a absorção desta energia que falta — em forma de calor, como ocorre durante a reação endotérmica. A temperatura depende do grau de agitação (movimento de translação, vibração e rotação) das partículas (átomos, moléculas ou átomos), por sua vez, a quantidade de calor depende da própria temperatura e da massa total do sistema. Ainda está confuso? Então vamos exemplificar: Pensemos em dois recipientes contendo água, um com 1L e outro com 2L, ambos submetidos à ebulição nas condições normais de pressão e ao nível do mar. q= 100cal
q= 200cal
100 °C
Adriana Rossi
Figura 17: meramente ilustrativa para facilitar a aprendizagem
Os dois estão à mesma temperatura: 100 °C, porém a quantidade de calor contida no recipiente que contém 2L de água será ser á o dobro da que contém 1L. Percebeu a diferença?
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Vamos então abordar, rapidamente, a capacidade calorífica. Capacidade calorífica é a razão entre o calor fornecido e o aumento da temperatura que ele provoca; C =
Quanto maior a quantidade da amostra, mais calor é necessário para aumentar sua temperatura, sendo assim, maior sua capacidade calorífica. Essa condição determina que a capacidade calorífica seja uma propriedade extensiva, pois depende da quantidade de matéria analisada. Usualmente, expressamos a quantidade de calor em caloria (cal). 1 cal corresponde à energia necessária para elevar de 1°C a temperatura de 1 g de água.
ENTALPIA A energia interna ou o conteúdo de energia que cada substância tem em sua constituição é o que denominamos entalpia (H). Figura 18- Imagem disponível em:
http://www.alunosonline.com.br/quimica /entalpia.html
Nas reações estudadas na termoquímica, ocorre a liberação (exotérmicas) ou absorção (endotérmicas)
de calor. Por exemplo, quando se acampa, normalmente se constrói uma fogueira, para que o calor liberado e a luz emitida pela queima da madeira possam aquecer e iluminar o ambiente. Essa reação de combustão da madeira é uma reação exotérmica, pois libera calor.
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No entanto, surge a questão: “De
onde veio essa energia em forma de
calor?”.
Essa energia já estava presente nas moléculas que, no estado gasoso, apresentam movimento caótico, desordenado, que gera pressão. Assim, a energia liberada já estava contida nos reagentes e, ao se produzirem os produtos, essa energia é liberada. A entalpia varia de acordo com a constituição das substâncias. Entretanto, é impossível calcular a entalpia que cada substância apresenta. Assim, costuma-se calcular não a entalpia, mas a variação de entalpia (∆H) do processo. Isso é feito através da diferença entre a entalpia dos produtos (entalpia final) e a entalpia dos reagentes (entalpia inicial): ∆H reação = H produtos – H reagentes
Se o valor da variação de entalpia der negativo, significa que o sistema perdeu energia na forma de calor, ou seja, é um processo exotérmico. O contrário também é verdadeiro: se a variação da entalpia der positiva, maior que zero, a reação é endotérmica, pois significa que houve ganho ou absorção de calor.
LEI DE HESS A Lei de Hess foi descoberta em 1840 pelo químico Germain Henri Hess, a qual determina que, a quantidade de calor liberada ou absorvida numa reação química depende somente dos estados inicial e final da reação, ou seja, não depende do caminho percorrido pela reação.
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Adriana Rossi
Figura 19: Entalpia
A diferença de altitude de um lugar para outro não depende da distância percorrida; a Lei de Hess diz que a entalpia de uma reação também não.
Essa lei é muito importante, pois com ela é possível calcular as entalpias de reações que, de modo experimental, seriam difíceis de determinar. Por exemplo, se quisermos determinar a entalpia de uma reação que ocorre pelo caminho direto, pela Lei de Hess é só combinar várias outras reações intermediárias cujos valores sejam conhecidos e somá-las. Essa soma resulta no calor da reação desejada, como foi feito no exemplo abaixo; A combustão do grafite pode ocorrer de d e duas maneiras diferente:
Figura 20:Combustão do grafite
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1) Em uma única etapa
C(grafite) + O2(g)
→
2) Em duas etapas 1° etapa: C (grafite) + ½ O2(g) 110 kJ 2° etapa: CO (g) + ½ O2 (g)
CO2(g) ∆H= -393 kJ
CO(g)
∆H= -
CO2(g)
∆H= -
Observe que independente do caminho seguido pela reação se foi apenas em uma ou em mais etapas a variação da entalpia (∆H) final da reação foi a mesma (∆H= -393 kJ).
VARIAÇÃO DE ENTALPIA NAS MUDANÇAS DE ESTADO FÍSICO É possível identificar as trocas de energia na forma de calor nas mudanças de estado físico da água por meio da entalpia.
Figura 21 - Imagem disponível em:
http://www.alunosonline.com.br/quimica/variacaoentalpia-nas-mudancas-estado-fisico.html
Imaginemos um cubo de gelo à temperatura de -20 °C. Para que ele se liquefaça, é necessário que seja fornecida energia na forma de calor ao sistema, ou seja, precisamos aquecê-lo.
Assim, a água líquida tem um conteúdo de energia, ou uma entalpia, maior que a água no estado sólido. O mesmo acontece se quisermos que a água que está no estado líquido, à temperatura ambiente, passe para o vapor; o sistema precisa absorver energia. Esses dois processos citados fusão e vaporização são processos endotérmicos, pois absorvem energia. Portanto, a variação de entalpia do sistema será positiva, maior qu e zero (∆H > 0), visto que a entalpia dos produtos é maior que a dos reagentes. H2O(s) H2O(l)
→
→
H2O(l) ∆H (fusão) = +7,3 kJ H2O(v) ∆H (vaporização) = +43,9 kJ
Isso pode ser visualizado também quando analisamos as reações de formação da água no estado líquido e no gasoso:
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H2(g) + ½ O2(g) H2(g) + ½ O2(g)
→
→
H2O(l) ∆H = -285,5 kJ H2O(g) ∆H = -241,6 kJ
Observe que a variação de entalpia na formação da água no estado gasoso é maior, assim, se passarmos a água do estado líquido para o gasoso, ou de um estado de menor para um de maior entalpia, significa que será absorvido calor, conforme mostrado a seguir: H2O(l) H2O(v) ∆H(vaporização) = (-241,6 – (-285,5)) kJ ∆H (vaporização) = +43,9kJ Chamamos esse caso de entalpia de vaporização, pois se trata da energia necessária para vaporizar 1 mol de substância nas condições-padrão de temperatura e pressão. O diagrama de entalpia nessas mudanças de estado físico ou de agregação pode ser transcrito da seguinte forma: →
Figura 22: Gráfico da mudança estado físico da matéria
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JÁ QUE VOCÊ VIU TUDO SOBRE REAÇÃO QUÍMICA, VAMOS VER SE VOCÊ, REALMENTE APRENDEU?
De acordo com as dicas abaixo complete o palavras cruzadas. 5 1 6 2
7 8
3
4
Palavras cruzadas : Glêvia Ferraz
1. Ramo da química que estuda as transformações de energia (calor) envolvida nas reações químicas. 2. Conteúdo energético envolvido em um processo químico. 3. Processo onde há liberação de calor. 4. Sistemas que não trocam de matéria nem de energia com o ambiente, sendo delimitados por uma fronteira. 5. Processo onde há absorção de calor. 6. Lei que determina que para uma dada reação, a variação da entalpia é sempre a mesma, esteja essa reação ocorrendo em uma ou em várias etapas. 7. Porção do universo cujas propriedades estão sendo analisadas. 8. Energia térmica transferida entre dois sistemas que se encontram em 28 temperaturas diferentes.
HORA DA GRAÇA Até agora estudamos vários conceitos sobre reações, sistemas, energia calor... calor ... Agora é hora de nos divertimos um pouquinho... O que você acha?
PERGUNTINHAS ENGRAÇADAS Qual é o doce preferido do átomo? R. Pé de molécula. 2) O que o átomo disse ao atenderao telefone? R. Próton? (pronto) 3) O que 6 carbonos e 6 hidrogênios estão fazendo numa igreja? R. Eles estão se BENZENO . 4) Qual é o elemento químico que está sempre na sombra? R. O Indio, porque está embaixo do Gálio. 5) O que o químico disse quando viu uma pessoa se afogando? R. O homem não é solúvel na água. 6) Qual a fórmula da banana prata? R. Ba(Na)²Ag. 7) O que o átomo de Carbono disse ao ser preso? R. Eu tenho direito a quatro ligações.
http://eitanoisso.blogspot.com.br/2011/03/piadasde-quimico.html
http://profreveri.blogspot.com.br/2010_01_01_archiv e.html.
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http://professorcezariojr.blogspot.com.br/2011/05/gibi-da-quimica-com-ascabecas.html
http://gtpsi.blogspot.com.br/cabecas.html
http://www.agracadaquimica.com.br/index.php? &ds=1&acao=quimica/ms2&i=8&id=670
http://professorcezariojr.blogspot.com.br/2011/05/ http://professorcezari ojr.blogspot.com.br/2011/05/gibi-da-quimica-com-as-cabecas.h gibi-da-quimica-com-as-cabecas.html tml
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Agora vamos exercitar um pouco mais a mente. Vamos lá? Defina com suas próprias palavras: 1.
O que a termoquímica estuda? R=
2.
O que é calor? R=
3.
O que é sistema e quais são os tipos de sistemas? R=
4.
Como podem ser classificadas as reações? Cite exemplos. R=
5.
O que é entalpia? R=
6.
O que é calor específico? R=
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REFERENCIAS CONSULTADAS
ATKINS, Peter; JONES, Loretta. Princípios da química – 3° Edição. PERUZZO, Francisco MiragaiAa; CANTO, Eduardo Leite do. Química na abordagem do cotidiano – Volume 2. SANTOS, Wildson (Coord.); MÓL, Gerson (Coord.); Química Cidadã: reações químicas, seus aspectos dinâmicos e energéticos - Volume 2.
SARDELLA, Antônio. Antônio. Curso completo de Química – Volume Único. Único.
e-quimicas.html> Acesso em 02/02/2013 às 20:00h.
Acesso em
05/02/2013 às 14:00h;
exotermicos.html> Acesso em 15/02/2013 às 19:00h.
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