O que é Termoquímica?| Química | Quer Que Desenhe

Fala, galera Descomplica, tudo certinho com vocês? Eu sou o Diego Gomes, monitor de Química do Descomplica e esse <i>Quer Que Desenhe</i> traz um resumo sobre Termoquímica. Esse assunto está dentro da Físico-química.

Em termoquímica nós iremos estudar muito o calor envolvido durante as reações químicas, trabalharemos com reações endotérmicas e exotérmicas, além disso, iremos aprender a calcular o DeltaH das reações. Deixei o mapa mental do vídeo completo para download aqui no link da descrição. Agora vamos desenhar!

A primeira coisa que nós precisamos saber é a definição de termoquímica. Termoquímica é o ramo da Química que estuda o calor envolvido nas reações químicas. Esse calor envolvido na reação química pode ser liberado ou absorvido, quando a reação ocorrer com liberação de calor iremos classificá-la como sendo uma reação exotérmica, então vamos definir uma reação exotérmica como sendo a reação que ocorre com liberação de calor.

Mas como nós iremos saber que a reação liberou calor? Para isso nós iremos utilizar o DeltaH, que é a variação de entalpia, que nós já iremos falar melhor, mas sempre que o valor do DeltaH for menor do que zero, ou seja, negativo, teremos uma reação exotérmica. Outra forma de identificarmos a reação exotérmica, é através do calor escrito diretamente na reação, se o calor está escrito no produto, quer dizer que o calor está sendo liberado, ou então, ele pode vir com sinal negativo no reagente, das duas formas nós teremos uma reação exotérmica.

Na combustão do carvão, que simbolizamos por C, temos tanto o exemplo do calor no produto com sinal positivo como calor no reagente com sinal negativo. Já a reação endotérmica vai ser o inverso, a reação endotérmica ocorre com uma absorção de calor, sendo assim, o sinal do DeltaH será maior do que zero, ou seja, um valor positivo. Para a reação endotérmica, nós também poderemos encontrar o calor escrito diretamente na reação, se o calor está negativo no produto quer dizer que o calor está sendo absorvido, ou então, ele pode vir com sinal positivo no reagente, das duas formas nós teremos uma reação endotérmica.

Vamos ver o exemplo da reação de decomposição do carbonato de cálcio, onde essa reação ocorre com uma absorção de calor, sendo assim, o calor pode vir positivo no reagente ou negativo no produto. Além dessa diferença entre uma reação endotérmica e exotérmica, nós também teremos diferenças nos gráficos para essas duas reações. O gráfico que nós iremos analisar é de entalpia por caminho da reação, nós teremos nesse gráfico dois patamares, que irão ser para a gente as energias dos reagentes e as energias dos produtos, vamos ver o gráfico de cada um e vamos aprender algumas informações muito importantes que nós podemos tirar deles.

No gráfico da reação exotérmica o patamar dos reagentes sempre será mais alto, ou seja, o reagente sempre tem uma maior entalpia do que os produtos. A partir do gráfico, nós podemos confirmar o motivo de o DeltaH de uma reação exotérmica ser negativo, como o DeltaH uma variação de entalpia, que seria a entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes, nós teremos sempre um valor menor menos um valor maior, resultando em um valor sempre negativo. Você reparou que esse gráfico tem um aumento de energia para depois começar a cair?

Esse aumento de energia que parte dos reagentes até o ponto mais alto, é para nós a energia de ativação da reação. Energia de ativação, é a energia mínima necessária para uma reação começar a ocorrer, tanto a reação exotérmica quanto a endotérmica, vão precisar de uma energia inicial para começar a correr e depois que atingir essa energia a reação vai ocorrendo e a energia vai baixando até formar os produtos. Agora para uma reação endotérmica, nós teremos o inverso, o patamar dos reagentes será o de mais baixa energia e o patamar dos produtos o de mais alta energia.

Perceba que aqui nós também temos uma energia de ativação e ela também parte do patamar do gente até o ponto mais alto. A gente aprendeu o que é uma reação endotérmica e exotérmica, como diferenciá-las e como analisar os seus gráficos, mas como calcular essa energia? Como calcular a entalpia que a gente tanto fala?

Vamos aprender agora a como calcular a entalpia de uma reação química. Nós iremos ter três formas de fazer isso, podemos calcular por entalpia padrão de formação, entalpia de ligação ou lei de Hess, vamos ver cada uma delas agora. A primeira coisa que você precisa saber, é que uma substância simples no seu estado fundamental mais estável sempre apresentará entalpia igual a zero, por exemplo, o O2 e o H2, se eles aparecerem numa reação química no estado gasoso, você pode falar que a entalpia deles vale zero.

Depois de saber isso, vamos calcular a entalpia de uma reação utilizando a entalpia padrão de formação. Uma dica: quando a questão quiser que você calcule a entalpia por entalpia padrão de formação, fica tranquilo que na maioria das vezes ela fala no enunciado ou coloca uma tabela com as entalpias padrões de formação. Quando a gente for usar entalpia padrão de formação, nós iremos fazer a entalpia dos produtos menos a entalpia dos reagentes.

Para você entender melhor, vamos ver um exemplo com a reação do óxido de cobre 1 com o gás carbônico. Se fosse uma questão de prova com certeza ela falaria sobre a entalpia padrão de formação do óxido de cobre 1 e do óxido de cobre 2, mas aqui eu falo para vocês, o óxido de cobre 2 vale -34,6 Kcal/mol e o óxido de cobre 1 vale -40,4 Kcal/mol. Agora basta a gente aplicar DeltaH = Hp - Hr entalpia dos produtos menos entalpia dos reagentes.

Aplicando, nós teremos Hp = -75,2 porque temos 2 mol de óxido de cobre 1, e cada mol vale -37,6 e o Hr = -40,4. Lembre-se que O2 vale 0, ele é uma substância simples jogando na fórmula, nós temos DeltaH = (-75,2) - (-40,4) resultando em um DeltaH = -34,8 Kcal. Agora vamos ver o cálculo por entalpia de ligação, aqui também durante um exercício o termo entalpia de ligação vai aparecer no enunciado ou em uma tabela, o detalhe importante é que o valor da entalpia de ligação virá sem sinal, você precisa lembrar que caso a ligação seja quebrada, ou seja, esteja nos reagentes, você precisa colocar o sinal positivo e caso esteja no produto, vamos usar o sinal negativo.

Analisando cada uma das ligações quebradas do reagente e todas as ligações formadas no produto, basta calcular a entalpia dos reagentes separadamente da entalpia do produto e somar esses dois resultados para chegar na entalpia da reação. Vamos olhar um exemplo de uma reação entre o gás hidrogênio e o gás cloro, mais uma vez, os valores de entalpia de ligação também são tabelados, então não precisa ficar decorando. Perceba que estão todos sem sinal porque vai depender vender se está no reagente ou no produto.

Nesse tipo de resolução nós precisamos olhar para as ligações, então vamos abrir essas fórmulas moleculares para enxergarmos as ligações. Agora ficou mais fácil, em toda ligação do reagente eu coloco o sinal positivo e a toda a ligação do produto eu coloco o sinal negativo. Só tome cuidado com o número de mols, você precisa sempre multiplicar por ele, então no produto nós temos duas ligações HCL.

Fazendo a soma da entalpia do reagente com a entalpia do produto, nós temos +678 + (-862), resultando em -184. A última forma de calcular a entalpia de uma reação é pela Lei de Hess, a dica já vem logo de início, para saber se uma questão deve ser resolvida por Lei de Hess, geralmente nós teremos uma reação com o DeltaH desconhecido e outras reações com o DeltaH conhecido. Na Lei de Hess, se nós temos duas reações de A para B e de B para C, o DeltaH da reação de A direto para C, é a soma do DeltaH de A para B com o DeltaH de B para C.

Pode parecer complicado, mas olha para esse exemplo, eu não sei o DeltaH da reação do Carbono com O2 dando CO2, mas eu sei o DeltaH da reação do Carbono com o O2 produzindo CO e sei também o DeltaH da reação do CO com O2 produzindo CO2. Repare que se eu somar essas duas reações que eu sei o DeltaH, eu chego na reação que eu não conheço o DeltaH. O CO está na primeira reação no produto e na segunda reação ele está no reagente, sendo assim eu corto ele, aí ele não aparece na reação global que ficou igual a reação que eu não sei o DeltaH, caso eu faça a soma e chegue na reação que eu desconheço o DeltaH, basta somar o DeltaH das duas conhecidas e afirmar que esse é o DeltaH da reação Global.

Fica esperto com um detalhe apenas, caso você precise inverter alguma reação você precisa mudar o sinal do DeltaH, caso seja necessário multiplicar ou dividir a reação para igualar o número de mols, você precisa multiplicar ou dividir o DeltaH também. Deu para entender tudo sobre termoquímica agora, não é mesmo? Então deixa nos comentários quais os outros temas que vocês gostariam de ver aqui no <i>Quer Que Desenhe.

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