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6.7:

Equações Termoquímicas

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Chemistry
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Thermochemical Equations

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A maioria das reações químicas ocorre na pressão atmosférica. Em condições de pressão constante, a alteração de calor associada à reação delta Q, é igual à alteração na entalpia Delta H, também chamada a entalpia ou o calor da reação. A entalpia da reação é a diferença entre as entalpias dos produtos e os reagentes.Quando a entalpia dos produtos é maior do que a entalpia dos reagentes, o delta H é positivo. Tais reações absorvem calor e são endotérmicas. Pelo contrário, se a entalpia dos reagentes é maior do que a entalpia dos produtos, o delta H é negativo.Tais reações libertam calor e são exotérmicas. Para qualquer reação química, a magnitude da alteração da entalpia que a acompanha depende das quantidades estequiométricas dos reagentes e produtos, como indicado pelos coeficientes da equação equilibrada. Uma equação química equilibrada que inclui etiquetas de fase e entalpia de reação, delta H, é chamada de equação termoquímica.Consideremos a combustão do metano uma fonte primária de combustível. A queima de metano liberta calor para o meio ambiente. A natureza exotérmica da reação é indicada pela alteração da entalpia negativa na equação termoquímica.A equação da combustão mostra que quando um mol de gás metano reage com 2 mols de oxigénio gasoso para produzir 1 mol de gás de dióxido de carbono e 2 mols de água líquida, 890, 8 kilojoules de calor são libertados para o meio envolvente. A proporção molar entre os reagentes ou produtos e o calor da reação podem ser utilizados como fatores de conversão para calcular o calor trocado durante a reação. Se um cilindro de gás contiver 25, 5 quilos de metano, e todo o metano do cilindro é submetido a combustão, que quantidade de calor será produzida.Em geral, o plano conceitual consiste em converter a massa em mols e depois mols em calor da reação. Para começar, 25, 5 quilos é multiplicado por 1000 para encontrar a massa em gramas. Depois, a massa de metano é dividida pela sua massa molar.16, 0 gramas por mol, para produzir 1594 mols de metano. Finalmente, utilizando o fator de conversão entre os mols de metano e o calor de reação, 1594 mols libertam de metano 14, 2 vezes dez a 6 kilojoules de calor que é o calor da reação. A resposta é negativa uma vez que a reação é exotérmica à medida que o calor evolui na reação.

6.7:

Equações Termoquímicas

Para uma reação química (o sistema) realizada a uma pressão constante – com o único trabalho feito por expansão ou contração – a entalpia da reação (também chamada de calor da reação, ΔHrxn) é igual ao calor trocado com as imediações (qp).

Eq1

A alteração na entalpia é uma propriedade extensiva, e depende das quantidades dos reagentes que participam da reação (ou do número de moles dos reagentes). A alteração na entalpia é específica da reação, e os estados físicos das espécies de reagentes e produtos são importantes. Uma reação exotérmica é caracterizada por um valor de −ΔHrxn, enquanto que uma reação endotérmica tem um valor de +ΔHrxn

Uma vez que a quantidade de calor libertada ou absorvida por uma reação corresponde à quantidade de cada substância consumida ou produzida pela reação, é conveniente utilizar uma equação termoquímica para representar as alterações na matéria e na energia. Em uma equação termoquímica, a alteração na entalpia de uma reação é mostrada como ΔHrxn, e é geralmente fornecida a seguir à equação para a reação. A magnitude de ΔHrxn indica a quantidade de calor associada à reação mostrada na equação química. O sinal de ΔHrxn indica se a reação é exotérmica ou endotérmica, conforme escrito. Na equação seguinte, 1 mole do gás hidrogénio e 1/2 mole do gás oxigénio (a alguma temperatura e pressão) reagem para formar 1 mole de água líquida (à mesma temperatura e pressão).

Eq1

Esta equação indica que 286 kJ de calor são libertados para as imediações. Por outras palavras, 286 kJ de calor são  libertados (a reação é exotérmica) por cada mole de hidrogénio que é consumido ou por cada mole de água que é produzida. Portanto, a entalpia da reação é um factor de conversão que pode ser usado para calcular a quantidade de calor que é libertada ou absorvida durante reações que envolvem quantidades específicas de reagentes e produtos.

Eq1

Se os coeficientes da equação química forem multiplicados por algum factor (ou seja, se a quantidade de uma substância for alterada), a alteração da entalpia deve ser multiplicada por esse mesmo factor.

(aumento em duas vezes nas quantidades)

Eq1

(diminuição em duas vezes nas quantidades)

Eq1

Para ilustrar que a alteração da entalpia de uma reação depende dos estados físicos dos reagentes e produtos, considere a formação de água gasosa (ou vapor de água). Quando 1 mole de gás hidrogénio e ½ mole de gás oxigénio reagem para formar 1 mole de água gasosa, apenas são libertados 242 kJ de calor, em oposição a 286 kJ de calor, que é libertado quando se forma água líquida.

Eq1

Suggested Reading

  1. Canagaratna, Sebastian G. "A visual aid in enthalpy calculations." Journal of Chemical Education 77, no. 9 (2000): 1178.
  2. Keifer, David. "Enthalpy and the Second Law of Thermodynamics." Journal of Chemical Education 96, no. 7 (2019): 1407-1411.
  3. Khalil, Mutasim I. "Calculating enthalpy of reaction by a matrix method." Journal of Chemical Education 77, no. 2 (2000): 185.